过去两千年来
风车一直在帮助人类将风中所含的能量
转化出许多其他有用的形式

今天的风力发电机可以将大量的风能转化为电力
这归功于最先进的空气动力学分析和其他性能提升设备所开发出的叶片
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本次文章中，我们将以简单而科学的方式
探索这些不同的技术
首先让我们进入最基本的运作
如果吹拂的风可以转动机翼
我们将从附着在其上的发电机接收电力

然而吹拂的风是如何转动机翼的?
让我们仔细地看叶片
叶片从底部到尖端
由许多不同尺寸和形状的横截面所组成
简易的机翼技术使得风力涡轮机叶片转动
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这意味着当流体在叶片上移动时产生上升力
这样子风机实现了我们常看到的基本旋转
移动中的风机也相对地体验到风
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对于移动中的叶片
相对的风速如图所示
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因此风力涡轮机叶片以倾斜的方式定位
以便与相对风速对准
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当叶片速度增加到尖端时
相对风速朝向尖端变得更倾斜
这表示叶片从根部到尖端都是连续的扭转
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然而这种旋转不能直连结到发电机
因为由于噪音以及机械强度的问题
风力涡轮机叶片通常以非常低的转速转动

考虑到这种低速旋转
不能从发电机中产生任何有意义的电力频率

因此在连接发电机之前
速度会在齿轮箱中增加
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齿轮箱采用行星齿轮组装置来实现高转速比。
制动器也装在机舱中
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制动器的功能是在风过大的条件下阻止叶片旋转
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因此通过电缆的电力
将朝向升压变压器所在的基座
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为了进行最大功率提取
风力发电机正常应该面向风力
但是风的方向会随时改变

在机舱顶部的速度传感器
会测量风速和风向

风向的偏差被发送到电子控制器
电子控制器又向偏航机构发送适当的信号以校正误差
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可以看到偏航马达如何转动机舱
因此风力涡轮机将始终与风向对齐

根据风速
风的相对速度角也会发生变化

叶片倾斜机构使叶片倾斜
并确保叶片与相对速度有适当对准

因此叶片总是处于与相对风流向是最佳角度
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风力发电机的效率是非常有趣的主题
为了更好地了解风力发电机的效率
假设你正在测量风力发电机 顺风和逆风的风速
可以注意到 逆风的风速远远小于顺风的风速。

这是因为叶片从风中吸收了一些动能
同大小的能量被转换为风力涡轮机的机械能
有趣的是 风力涡轮机吸收了100％的可用动能
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只有当逆风的风速变为零时
然而逆风的零风速
在物理上是不可能的
这个卡通动画清楚地描绘了这一事实
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零逆风速度简单来说
整个流体是卡住的

实际物理上的流体需要一定的出风速度
这也就意味着 有一个理论最大效率可以被达到

此极限又称为贝兹极限

基本上这表示世界上没有风力发电机 可以超过59.3％的效率限制

以上就是风力发电机的如何工作的全部内容
点击下方视频，有更多细节哦：


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- 翻译：爱泽工业（如有偏颇，敬请指正）