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风力发电机的组成部件及其功用
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风力发电机的组成部件及其功用
风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮板（板上钻有很多小孔），用以吸收风向听脉动。当风向偏离风轮轴线±15°时，风向标带动其垂直轴上的凸轮转动，使左侧或右侧的限位开头接通，经过30秒（可任意调时）延时后，交流接触器闭合，起动对风伺服电动机左转或右转，并接通相应的批示灯。伺服电动机经过减速器带动回转体上的转盘转动，使风轮重新迎风后，限位开关断开，电动机停转，指示灯熄灭。两只交流接触器互为闭锁，从而保证动作时只能闭合一只，而不会同时接通造成短路。
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图3-3-11 电动对风装置
（1） 自动对风风轮
按吹向风力发电机的风先到机舱还是先到风轮，风力机可分为上风向（式）和下风向（式）的（见图3-3-5）。相应的风轮配置称为前置式的和后置式的。对于下风向（式）的风力机，可将风轮设计成如力图3-3-12的型式，利用风作用在风轮上的阻力的方法，使风轮自动对准风向，成为自动对风风轮。但当风向变换频繁时，易使风轮摇摆不定，为此应加阻尼装置，即在回转体外缘对称设置2~3对橡胶或尼龙摩擦块，摩擦块支座固定在塔架上，压块对回转盘的摩擦力的大小用可调节弹簧来调节。这种对风装置             图3-3-12 自动对风风轮
多用于中、大型风力发电机上。
2 调速装置
自然界的风速经常变化，风轮的转速随风速的增大而变快。风轮转速的变快，将使发电机的输出电压、频率、功率增加；当风轮的转速超过设计允许值时，有可能导致机组的毁坏或寿命的减少。为使风
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轮能稳定一定转速内工作，风力发电机上设有调速装置。调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作用，因此，又被称为限速装置。当风速增至停机风速时，调速装置能使风轮顺桨停机（风向与风轮旋转平面平行）。
国内外研制了许多风力机的调速装置，归纳起来，就其调速原理大体上可分为三类：减少风轮迎风面积；改变叶片翼型攻角值和利用空气在风轮圆周切线方向的阻力限制风轮转速。
（1） 减少风轮迎风面积
靠升力旋转的风轮，正常工作时，风轮旋转平面与风向垂直，其迎风面积为叶片回转时所扫掠的圆形面积A（图3-3-13和3-3-14之a位置）。当风速变大超过额定风速（风力机输出额定功率时的风速）时，为了不让风轮超速旋转，可减少风轮的迎风面积，使其由圆形变为椭圆形，或缩小圆形的直径，下面列举4种方法。
图3-3-12 自动对风风轮
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图3-3-13 侧翼装置调速原理示意图
1—未调速位置；2—调速位置；3—顺浆位置。
图3-3-14 偏心装置调速原理示意图
1—未调速位置；2—调速位置；3—顺浆位置。
1）侧翼装置（图3-3-13）。在风轮后面向一侧伸出一支侧翼，翼柄平行地面和风轮旋转面；另一侧配有弹簧。当风速大于额定风速时，风施加在侧翼压力对回转轴的力矩，大于弹簧拉力对回转轴的力矩，风轮开始偏移，由（a）位置到（b）位置，若偏转角度为θ，则（b）的位置风轮的迎风面积则变成了 （椭圆形），迎风面积减少了，尽管风速增大了，而风轮的转速并没增加。风速再增大，风轮可能偏转到（c）的位置，迎风面积就更小了。当风速逐渐减少时，在弹簧的拉力作用
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下，风轮又恢复到（b）→（a）的位置。
2）偏心装置（图3-3-14）风轮轴线与机头座回转体的转向轴的轴线有一定的偏心距，另一侧亦设弹簧。当风速超过额定风速后，风作用在风轮上的正面压力的合力对转向轴的力矩克服弹簧的拉力，风轮偏转到（b）的位置（迎风面积呈椭圆形）的位置；风再大，到（c）的位置。风速减小时，又依次恢复到（b）→（a）的位置。此图所示是风轮向侧向偏转的，按同一原理，亦可设计成向上偏转式的。如图3-3-15所示。
图3-3-15 仰头调速
（a）风力发电机在额定风速下运转；(b)超额定风速仰头调速
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1） 尾翼升降装置（图3-3-16）。上述两种调速装置都用了弹簧，但是弹簧暴露于大气中很容易锈蚀，可用配重或能产生回位力矩的尾舵来代替弹簧。利用尾翼升降进行调节的基本结构是将尾翼与机头的连接转轴向后倾斜一个角度。当风轮位置（a）→（b）→（c）时，尾舵绕其转轴向轮靠拢，它的相对高度发生了变化，从B向看，对应为（aˊ）→（bˊ）→（cˊ）。尾舵重心提高了，产生了回位力矩，当风速变小时，它依次回位（cˊ）→（bˊ）→（aˊ）。尾舵如此安装，就