风力发电机叶片的工作原理？

一、风力发电机叶片的工作原理？

风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。

　　风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

工作原理

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国近几年风电产业突飞猛进。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。

发电机结构

风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一以大气为工作介质的能量利用机械。

机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。

轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。

齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。　高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。

发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。　偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。

电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。

液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。

冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

风速计及风向标：用于测量风速及风向。

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二、风力发电机的工作原理是什么？

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

三、发电机的工作原理图

发电机的工作原理图

发电机是一种将机械能转换为电能的设备，是现代工业中不可或缺的重要发明。它的工作原理图可以帮助我们更好地理解发电机的运行机制。

首先，让我们先来了解一下发电机的基本构造。发电机主要由定子、转子和磁场组成。

定子是一个不可移动的部分，其中包含绕组。绕组是由一系列绝缘的线圈组成，这些线圈被连接在一起，形成了一个闭合的电路。

转子是一个可以旋转的部分，上面有绕组。转子绕组也被连接在一起，形成另一个闭合的电路。转子的旋转是通过外部力源（如汽车发动机、水力涡轮机等）提供的。

磁场是发电机中产生电能的关键部分。磁场的产生需要通过电磁铁或永磁体等装置来实现。在发电机中，我们通常使用电磁铁来产生磁场。

当发电机开始运转时，转子会旋转，从而改变磁场的位置。这个过程会导致磁场通过定子绕组，并在其中产生电流。

根据法拉第电磁感应定律，当磁通量通过一个闭合线路时，会在该线路上产生感应电动势。因此，在发电机中，磁场通过定子绕组时，会在绕组中产生感应电动势。

一旦感应电动势产生，电流就会开始流动。这个电流会在定子绕组中形成闭合的电路，从而产生电能。

发电机的工作原理图明确展示了这个过程。定子绕组和转子绕组之间的相对运动导致磁场的变化，进而产生感应电动势。这个感应电动势将驱动电流在定子绕组中流动，从而产生电能。

需要注意的是，发电机的工作原理基于电磁学的基本原理。磁场是通过电流产生的，而绕组中产生的电流又会产生磁场。这种相互作用致使发电机能够将机械能转换成电能。

总结

发电机的工作原理图清晰地揭示了发电机将机械能转换成电能的机制。通过定子绕组和转子绕组之间的相对运动，磁场的变化导致了感应电动势的产生，从而驱动电流在定子绕组中流动，最终产生电能。

发电机在现代社会起着重要的作用，广泛应用于工业、农业、家庭以及交通运输等领域。它提供了可靠的电力供应，推动了社会的发展。了解发电机的工作原理图有助于我们更好地理解电力产生的过程，为我们应对各种电力问题提供了更多的思路和解决方案。

希望通过本文的介绍，读者们对发电机的工作原理有了更深入的了解。

四、测速发电机的工作原理？

在恒定磁场下，旋转的电枢导体切割磁通，就会在电刷间产生感应电动势。

空载时，电机的输出电压与转速成正比。

负载时，由于负载电阻、电枢电阻和电刷接触电阻引起的电压降，温度变化、磁极和电枢的磁滞及涡流的影响，电枢反应、齿槽效应以及换向过程对感应电动势瞬时值的影响等，使电机输出特性[输出电压U与转速n的关系， 即U=f(n)]的线性度变差；电刷与换向器的接触压降导致产生不灵敏区。

五、风力发电机的工作原理？

风力发电机的工作原理就是先将风能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能。这个过程从根本上讲就也是太阳能的一种转化，因为风能是有太阳能转化来的，通过风力推动风车叶片来促使发电机发电的。

六、汽油发电机的工作原理？

汽油发动机的工作原理是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力。以下是发动机故障的具体原因：

1、不按期保养：车辆因发动机保养不良造成的故障。

2、燃烧不够：在发动机上设计安装氧传感器，用于监测发动机燃烧状态，一旦发动机燃烧状态不好，比如碳氢化合物气体含量太高，一氧化碳含量太高、氮氧化物含量太高，不仅污染环境，也会造成燃油浪费和发动机过度磨损。

七、拉绳发电机的工作原理？

那个发动机和摩托车发电机一样，摩托车是用脚踩发动，这个和摩托艇一样，用手拉绳启动。

八、工业发电机的工作原理？

由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁感线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

九、发电机的工作原理？请通俗点讲。

一个热动专业的，不得不从高中电磁学开始复习，零基础学习发电机。

以下内容是我的学习笔记。学习中收集的视频资料都在下面的链接中，有需要的自取。

抛开复杂的公式，我利用高中物理，对同步、异步、有功、无功、励磁等概念建立了初步的认识。但这种认识是浅薄的，希望大神能够批评指正。继续努力学习吧。

1. 交流电、直流电、滑环、碳刷

闭合电路，切割磁感线，感应电流，灯泡发光（高中物理）。问题在于，下面这张图，如何避免导线在旋转过程中纠缠在一起？

答案是加上滑环（slip rings）和碳刷（carbon brushes），另外把切割磁感线的线圈中与滑环接触的部分变成“一长一短”，分别与两个滑环连接。灯泡接收到了交流电（AC，Alternating Current）。这张图高中物理书上画的很明白，只不过当初从未留心观察思考。

但是，有刷发电机存在一个缺点，可以形象的理解为，运行过程中，呲呲冒火星（也就是损耗高，效率低，碳刷要经常更换）。

因此，我们需要造一台无刷发电机（brushless generator）。但是问题来了，导线圆周运动切割磁感线的过程中，一直在不停的转动。如何才能不用电刷就对外输出电流呢？答案是，把导线固定，让磁铁转动。感应电流经导线直接流出，无需安装滑环和电刷。

至此，第一阶段学习完成。不过有一个小问题，既然导线旋转切割磁感线，产生的是交流电，那爱迪生的直流（DC，Direct Current）发电机是怎么做出来的呢？答案是，他没用滑环，用的是换向器（commutator，split rings，一个环，中间劈开两半）。用高中的右手定则比划一下就明白了，灯泡外电路感受到的是永远直流电。至于交流和直流的对比说明，这位答主解答的非常详细。

2. 有功功率、无功功率、电感、励磁

这里是难点。我是热动专业的，电气零基础。

因此，以下理解，全部基于高中三角函数知识和电路知识。如果有错误，希望大神指出。想真正学会，一定要耐心学习《电路原理》。

首先，正弦交流电的数学表达式和图形如下，幅值、角频率和初相位是构成三角函数的三要素，同样也是交流电的三要素。

如果我是一个白炽灯（纯电阻原件），那我看到的世界是这样的：电压和电流，同时来到了我的身边。在图形上表现为，电流和电压没有相位差。

如果我是一个电容，世界变成了这个样子：电流先来到了我的身边，帮我在两个极板上积累电荷，达到一定程度后，我有了相应的电压。在图形上表现为，容抗的存在使电流领先电压。

电感是什么？一个缠绕了导线的铁芯，就构成了一个电感。电感世界中，电流和电压的先后顺序，可以用下面图中变压器的工作原理来解释。

左侧的交变电流，在铁心中感应出了变化的磁场；变化的磁场又在右侧线圈中产生感应电动势；右侧回路如果闭合，就会有感应电流。在图形上表现为，感抗的存在使电流落后电压。（电磁感应定律的关键，在于一个“变”字。直流电为什么不能变压，因为直流电不能感应出“变化的”磁场）

于是，现实世界中，电流和电压是有先后顺序的。这个先后顺序，就是理解无功功率的基础。还是以变压器为例，传输过来的总功率S=UI（电流乘电压）要被分为两部分，一部分Q=UIsinφ“先”用于建立磁场，另一部分P=UIcosφ才是“后续”电路实际消耗的。S，P，Q三者构成了功率三角形，其中S为视在功率，Q为无功功率，P为有功功率。cosφ即为功率因数，提高cosφ即为无功补偿。

懵逼了，对不？我学到这里也懵了。但是，下面这张图又使我清醒了。前面，我们提到无刷发电机，导线固定（定子），磁铁旋转（转子）。磁铁可以是永磁铁(Permanent magnet)，也可以替换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”。而一个缠绕了线圈的铁芯，就构成了一个电感。对一个电感通电，使“铁芯”变为“磁铁”的过程，即为“励磁”（excitation）。因此，发电机的工作，也是有先后顺序的，先励磁，后发电。励磁，对应着无功；发电，对应着有功。

第二阶段结束。还有一个小问题，之前不是说，碳刷有缺点吗，但上面的动图里，励磁系统为什么又用到碳刷了呢？这与励磁系统的形式有关，下面再讨论吧。另外，技术没有绝对的好坏。如果一项被抛弃的技术又重新回归，只能说明科学家和工程师克服了该技术原有的缺点，并且充分利用了其优点。工程设计方案优化，就是一个扬长避短的过程。

3. 磁极对数

磁极是啥？就是是中间旋转的那个。可以是永磁，也可以是励磁。外面的定子绕线，无论接的有多复杂，其目的，只是为了输出三相电。

中间旋转的，可以是1对磁极（2极，一个N，一个S），可以是2对、三对、很多对……

磁极对数p与转子转速n的关系如下，其中，f为电网工频。对于我国，f为50Hz。

汽轮发电机，磁极对数很少，一般为1、2对，所以它的转速很高，为3000r/min或1500r/min。

风机的磁极对数相当多，所以他的转速很低，每分钟十几转。

汽轮发电机可以降低转速吗？转那么快干啥，多危险。答案是不行。因为锅炉产生的高温高压蒸汽，流速远高于自然界的风速，且能量大（水蒸气焓值高）。因此原动机（汽轮机）必须用高转速来适应高流速、高能量的蒸汽（汽轮机原理）。

风电的原动机是风机叶轮，原动力是自然界的风，它就是想快点转，也不可能。

4. 同步发电机，励磁系统

以上介绍的，全是同步发电机。或者说，我们在高中阶段学的交流电原理，是按照同步发电机的原理论述的。所谓“同步”（synchronous），指的是“转子的转速n”和“对电网输出的电力的频率f”之间，存在一个明确的、锁定的关系，也即上文“3. 磁极对数”中的公式：

同步发电机的励磁方式主要有：

（1）永磁同步发电机。转子是一块永磁铁，不需要励磁，直接发电就行了。缺点是什么？先看一下高中感应电动势的公式： 。如果励磁，那磁场强度B就是励磁电流I的函数 。随励磁电流的变化，B的大小可调，因而感应电动势可调。然而，永磁铁的磁场强度B很难调整，因而在运行过程中调节困难。

（2）直流励磁。用“滑环”和“碳刷”将外部直流电接入转子上的励磁绕组（绕组就是线圈）进行励磁。优点是成本低，缺点是维护工作量大。因此，小型同步发电机中采用的较多。

（3）无刷励磁。为了取消滑环和碳刷，必须将电流在定子侧接通。将励磁机和同步发电机放在一根转轴上。首先，向位于励磁机定子侧的励磁绕组通入小电流三相电，励磁机电枢（电枢就是导线）随主轴转动切割磁感线，产生感应交流电；经整流器变为直流电；直流电再对同步发电机的励磁绕组励磁；最后完成对外发电。转子侧的设备都安装在同一根转轴上，没有相对运动，交流和直流线路直接与相应的设备相连即可。

（4）带副励磁机的无刷励磁。传统的无刷励磁还需要外界输入三相电。副励磁机的存在，可以使发电机励磁彻底摆脱外电源。所谓副励磁机（pilot exciter），就是一个小型永磁发电机。

（5）静止励磁（static excitation）。励磁功率取自发电机出口的交流电，经静止换流器整流为直流后，再通过滑环和电刷输入到发电机转子励磁绕组的励磁方式。

5. 鼠笼异步发电机

风电中常见的异步发电机有两种：双馈异步发电机（DFIG，Double-Fed Induction Generator，转子为绕线型）、鼠笼异步发电机（笼式异步发电机，SCIG，Squirrel-Cage Induction Generator，转子为鼠笼结构）

那何为异步（asynchronous）呢？回顾一下高中物理，问自己这样一个问题：对于一个“被缠绕了线圈的铁芯”（也就是转子），有几种办法让它变成一块磁铁（完成励磁）？

方法一：通电。也就是上述同步发电机的做法。

方法二：电磁感应（Electromagnetic induction）。

下图是金属探测器的工作原理，利用高中电磁感应定律就能看明白。异步发电机的转子，就是通过电磁感应的方式进行励磁。

把图中的金属块，换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”（也就是转子）。

首先，发电机的定子与电网相连，通入50Hz的三相交变电流，感应出变化的磁场B1；

其次，转子线圈中就会像上图中的金属块一样，感应出磁场B2，也即完成了对转子的励磁；

最后，励磁后的转子旋转，使得定子线圈切割B2磁场的磁感线，产生感应电流，对外发电。

有两个小问题：①转子电路要闭合，不然不会有感应电流；②转子铁芯不能浑然一块，而是要用彼此绝缘的、薄薄的硅钢片叠成，降低因电涡流导致的铁芯发热损失。定子铁芯同理。

下图是笼式异步发电机的工作步骤。

第一步，对定子通入三相交流电（来自电网），定子会形成一个等效的旋转磁场。

第二步，由于定子磁场不断旋转，因而被风机驱动的转子内的磁通量发生了变化，从而产生了感应电流，并进一步生成了感应磁场。

第三步，定子绕组切割转子感应出的磁感线，对外发电。

需要说明的是：

（1）定子绕组，在启动时引入三相电，通过电磁感应的方式对转子励磁。发电状态下，通过定子绕组再对外输出电能。由于输出的也是三相电，因此定子绕组时刻会形成一个旋转的磁场。同时，这也表明，如果转子的转速与旋转磁场的转速相同（同步），则转子内磁通量不变，就不会有感应电流了。因此，二者转速必须不一致，也就是“异步”。

（2）启动不一定需要外电网，也可以接电容器。

（3）如果转子转速低于同步转速，则会处于电动机状态，风力发电系统经适当延时后会脱网。

（4）应当深入学习，分析异步发电机的电磁转矩-转速特性曲线。

（5）鼠笼式异步发电机，不能产生无功，而是要时刻消耗无功，以维持其定子磁场。

6. 双馈异步发电机

双馈异步发电机（DFIG），发电机定子接电网，转子接交流励磁变换器，定子转子都参与馈电（向电网送电），所以叫双馈。DFIG兼具同步和异步电机的特性，又可以叫做“交流励磁同步发电机”、“同步感应发电机”、“异步化同步发电机”。

开发这款发电机的目的：实现风机的变速恒频发电。风机转速随自然界的风速不断变化，但这款发电机可以输出恒频电能，并且可实现最大风能追踪所需要的变速恒频运行。

通过高中物理，已知切割磁感线产生的感应电动势为 。e的频率与转子转速相关，准确的说是与转子上的磁场转速相关。以上所有的同步发电机、鼠笼异步发电机，在转子转速与转子上的磁场转速是绑定的，如果想实现恒频发电，必须配备全功率变化器。

有没有办法使“转子转速”与“转子上的磁场转速”不直接相关，二者分离？答案是，对转子进行交流励磁。

DFIG的三种运行状态（具体的公式在所有讲解双馈发电机的教材中均有详细论证）：

（1）亚同步，电网向转子输入“转差功率”；

（2）超同步，转子向电网输出“转差功率”，也就是转子也能馈电；由于转子也要输出三相电，因此转子绕线的接法要符合三相电的要求，这与以上发电机都不一样。

（3）同步，励磁变换器向转子提供直流励磁，DIFG变成了同步发电机。

还有一种无刷双馈异步发电机（brushless DFIG），取消了碳刷与滑环。想要取消这两样东西，那励磁就必须从定子侧开始。于是，这种BDFIG的定子侧有两组独立的绕组，一组用于励磁，一组用于发电。

十、发电机转子工作原理？

螺旋线圈通入直流电后，会在线圈两端形成N极和S极的道理。 发电机转子实际上也就是利用这个原理，做成一个带有磁芯的电磁铁，通过调节励磁电流的大小来调节磁场强度，从而达到调节发电机输出电压的目的。 在小型发电机或转速比较低的水轮发电机中，可以看到绕有线圈的磁极，也就是磁爪。而在大型汽轮发电机中，是看不到磁极的，而是沿转子轴向开有线圈槽，把线圈嵌入槽内，然后用槽楔把槽口封死，防止在高速运转中由于离心力的作用把线圈损坏。

你一定知道螺旋线圈通入直流电后，会在线圈两端形成N极和S极的道理。

发电机转子实际上也就是利用这个原理，做成一个带有磁芯的电磁铁，通过调节励磁电流的大小来调节磁场强度，从而达到调节发电机输出电压的目的。

在小型发电机或转速比较低的水轮发电机中，可以看到绕有线圈的磁极，也就是你说的磁爪。而在大型汽轮发电机中，是看不到磁极的，而是沿转子轴向开有线圈槽，把线圈嵌入槽内，然后用槽楔把槽口封死，防止在高速运转中由于离心力的作用把线圈损坏。