在自然中，機械能存在形式有水能和風能。因為地球自轉，陽光照射到地球角度不同，造成地球上不同區域的空氣密度不同。太陽光照射在地球表面上，使地表溫度升高，地表的空氣受熱膨脹變輕而往上升。熱空氣上升後，低溫的冷空氣橫向流入，上升的空氣因逐漸冷卻變重而降落，由于地表溫度較高又會加熱空氣使之上升，這種空氣的流動就産生了風。

風經過大氣溫度變化把太陽能轉化為動能，在空氣流動中其實通常有兩個方向，一個是豎直方向，這種空氣流動往往在影響我們的飛行器，也是氣壓産生一個原因，而我們通常說風，是空氣一種水平流動。當然在實際中風流動可以是任意方向的，利用正交分解，我們可以把它分解成豎直和水平兩個方向。而在風力發電中，我們利用就是水平方向，即借助風力帶到發電機來把風的動能轉化為電能。

風力發電原理其實挺簡單的，利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機将旋轉的速度提升，來促使發電機發電。因此，對于風力發電中，風車葉片都很大，因為隻有當風車大葉片旋轉後通過增速機才能保證一定速度，從而才能帶到發動機平穩轉動發出電來。

風力發電正在世界上形成一股熱潮，當然要利用風力發電，當前風力資源必須豐富。而位于北歐芬蘭、丹麥等國家剛好滿足這一條件，因此風力發電在這些國家很流行，我國西部地區風力資源也豐富，因此作為一種新能源國家大力提倡。因為風力發電沒有燃料問題，也不會産生輻射或空氣污染，是一種特别清潔環保發電方式。

首先，我們來看看風力發電基本條件，那就是風速問題。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電。

我國近幾年風電産業突飛猛進。小型風力發電系統效率很高，但它不是隻由一個發電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統：風力發電機 充電器 數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉為電能；尾翼使葉片始終對着來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線産生電能。

風力發電機因風量不穩定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發電機産生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源，把電瓶裡的化學能轉變成交流220V市電，才能保證穩定使用。

機械連接與功率傳遞水平軸風機槳葉通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性聯軸節相連,将轉矩傳遞到發電機的傳動軸,此聯軸節應按具有很好的吸收阻尼和震動的特性，表現為吸收适量的徑向、軸向和一定角度的偏移，并且聯軸器可阻止機械裝置的過載。另一種為直驅型風機槳葉不通過齒輪箱直接與電機相連風機電機類型。

風力發電機是将風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一以大氣為工作介質的能量利用機械。因此，風力發電在技術精度上要高得多。下面我們就來看看風力發電一些關鍵元件:

機艙：機艙包容着風力發電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發電機。維護人員可以通過風力發電機塔進入機艙。機艙左端是風力發電機轉子，即轉子葉片及軸。

轉子葉片：捉獲風，并将風力傳送到轉子軸心。現代600千瓦風力發電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很像飛機的機翼。軸心：轉子軸心附着在風力發電機的低速軸上。

低速軸：風力發電機的低速軸将轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風力發電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管，來激發空氣動力閘的運行。

齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以将高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。

軸及其機械閘：高速軸以1500轉每分鐘運轉，并驅動發電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風力發電機被維修時。

發電機：通常被稱為感應電機或異步發電機。在現代風力發電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。　偏航裝置：借助電動機轉動機艙，以使轉子正對着風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向标來感覺風向。圖中顯示了風力發電機偏航。通常，在風改變其方向時，風力發電機一次隻會偏轉幾度。

電子控制器：包含一台不斷監控風力發電機狀态的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發電機的轉動，并通過電話調制解調器來呼叫風力發電機操作員。

液壓系統：用于重置風力發電機的空氣動力閘。

冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱内的油。一些風力發電機具有水冷發電機。

塔：風力發電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優勢，因為離地面越高，風速越大。現代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過内部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優點在于它比較便宜。

風速計及風向标：用于測量風速及風向。

變壓設備:因為我們平時使用是220V交流電，而風力發電一般隻有35伏，因此需要通過變壓設備把電壓提升，因為同樣是交流電，因為隻需要通過不同匝數線圈就很容易實現。

因為宜昌地區不屬于風力資源豐富地球，因為一般風力發電機都是和太陽能混合的。通常也隻給路燈等需要電力不大庭院燈來使用，因此不需要上網，在太陽能電池和風力發電機工作時，隻需要一個電瓶就可以了，在工作是給電瓶充電，把電能轉化為化學能，而晚上時，又電池工作，給用電器提供電能，把化學能轉化為電能。

不過，在我們西邊地區風力資源豐富，葛洲壩集體建立大型風力發電站。風力發出來電能需要經過并網，才能進入國家電網，因此存在着一個升壓和并網技術，需要同學們經過專業學習後才能真正懂得。

風力發電利用的是自然能源，相對火電、核電等發電要更加綠色、環保，但是因為是一種新能源，技術還不完全成熟，譬如風向變化和風力大小變化都對風力發電是一些至關重要技術，還等着同學們将來突破。

2019年5月13日于夷陵吾同齋

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