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風(fēng)能和電能發(fā)電的原理
風(fēng)力（風(fēng)能）發(fā)電的原理
風(fēng)能
風(fēng)能是一種有很大潛力的新能源，越來越多的國家重視利用風(fēng)力發(fā)電，開發(fā)新能源，像丹麥、瑞典、蘇聯(lián)、美國等等，越來越多的風(fēng)力發(fā)電裝置投入運行。風(fēng)能是清潔能源之一，取之不盡用之不竭，風(fēng)力發(fā)電前景光明。那么，究竟是怎樣把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，供人們使用的呢？風(fēng)力發(fā)電的原理是什么？
我們把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪（包括尾舵）、發(fā)電機(jī)和鐵塔三部分。（大型風(fēng)力發(fā)電站基本上沒有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才會擁有尾舵）。
風(fēng)輪是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，它由兩只（或更多只）螺旋槳形的葉輪組成。當(dāng)風(fēng)吹向槳葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強(qiáng)度高、重量輕，目前多用玻璃鋼或其它復(fù)合材料（如碳纖維）來制造。
由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化，這使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對準(zhǔn)風(fēng)向以獲得zui大的功率，還需在風(fēng)輪的后面裝一個類似風(fēng)向標(biāo)的尾舵。
鐵塔是支承風(fēng)輪、尾舵和發(fā)電機(jī)的構(gòu)架。它一般修建得比較高，為的是獲得較大的和較均勻的風(fēng)力，又要有足夠的強(qiáng)度。鐵塔高度視地面障礙物對風(fēng)速影響的情況，以及風(fēng)輪的直徑大小而定，一般在6-20米范圍內(nèi)。
發(fā)電機(jī)的作用，是把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運轉(zhuǎn)，因而把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
那么，多大的風(fēng)力才可以發(fā)電呢?
一般說來，3級風(fēng)就有利用的價值。但從經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā)，風(fēng)速大于每秒4米才適宜于發(fā)電。據(jù)測定，一臺55千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)速每秒為9.5米時，機(jī)組的輸出功率為55千瓦；當(dāng)風(fēng)速每秒8米時，功率為38千瓦；風(fēng)速每秒為6米時，只有16千瓦；而風(fēng)速為每秒5米時，僅為9.5千瓦。可見風(fēng)力愈大，經(jīng)濟(jì)效益也愈大。
風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。在我國，現(xiàn)在已有不少成功的中、小型風(fēng)力發(fā)電裝置在運轉(zhuǎn)。我國的風(fēng)力資源極為豐富，絕大多數(shù)地區(qū)的平均風(fēng)速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風(fēng)速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風(fēng)天。在這些地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景是光明的。