2KW家用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)
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小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc
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2KW家用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)論文.doc
摘 要
能源危機(jī)是我們面對(duì)的最大挑戰(zhàn)之一，風(fēng)力發(fā)電是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?，在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。盡管水平軸風(fēng)力機(jī)是目前應(yīng)用最廣的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但垂直軸風(fēng)力機(jī)有著優(yōu)越的性能，并越來越被人們所重視。垂直軸風(fēng)力機(jī)具有比水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)更好的商業(yè)開發(fā)價(jià)值，應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。
闡述了垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)展歷史及基本現(xiàn)狀，從各方面比較了水平軸風(fēng)力機(jī)以及垂直軸風(fēng)力機(jī)，得出垂直軸風(fēng)力機(jī)在各方面的優(yōu)勢(shì)，并介紹了達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的改進(jìn)型式。論證了垂直軸風(fēng)力機(jī)的整體方案，確定了風(fēng)力機(jī)固定攻角及可變攻角兩種方案的運(yùn)行方式。由于風(fēng)力發(fā)電裝置所需的發(fā)電機(jī)未形成標(biāo)準(zhǔn)和系列，無法選型，因此自主設(shè)計(jì)了50kW發(fā)電機(jī)。最后詳細(xì)設(shè)計(jì)了垂直軸風(fēng)力機(jī)的機(jī)械本體，確定了風(fēng)力機(jī)各部分結(jié)構(gòu)的最終數(shù)據(jù)，經(jīng)校核驗(yàn)證垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：風(fēng)能；垂直軸；風(fēng)力發(fā)電機(jī)
ABSTRACT
The energy crisis is one of the biggest challenge that we have ever faced. Wind electric power generating, which is a reproducible resource that have large-scale development potential, will be an important alternative energy in the future. Although the horizontal axis wind turbine is used widely, the vertical axis wind turbine has attracted the notice of us because of the extraordinary performance of it. Having much more commercial value than the horizontal axis wind turbine, the vertical axis wind turbine can be used in many areas.
This issue introduces the basic situation and phylogeny of the vertical axis wind turbine, shows us the advantages in many aspects by comparing with the horizontal axis wind turbine, and introduces the improved version of the Darrieus. The design program of the vertical axis wind turbine has been demonstrated, and the running modes of fixed angle and variable angle are designed either. Since the power generator of the wind turbine can not be available because of no standards or series are formed, so one 50kW power generator is designed in special. All the mechanisms of the vertical axis wind turbine have been designed in detail, and all the dimensions of the components are chosen either. It can be proved that the vertical axis wind turbine can meet the demands perfectly after being checked.
Key words: wind energy; vertical axis; wind turbines
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 世界及我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力機(jī)研究現(xiàn)狀 3
1.3.1 風(fēng)力機(jī)的造型 3
1.3.2 水平軸風(fēng)力機(jī) 3
1.3.3 垂直軸風(fēng)力機(jī) 3
1.4 垂直軸達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī) 4
1.4.1 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的發(fā)展歷史 5
1.4.2 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)與水平軸螺旋槳風(fēng)力機(jī)的比較 6
1.4.3 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的改進(jìn) 7
1.5 設(shè)計(jì)選題目的及意義 8
1.6 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及具體要求 8
第2章 總體方案的論證設(shè)計(jì) 9
2.1 總體結(jié)構(gòu)布局的初步確定 9
2.2 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行方式的設(shè)計(jì) 9
2.2.1 固定攻角風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì) 10
2.2.2 可變攻角風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì) 11
2.3 本章小結(jié) 15
第3章 電機(jī)的設(shè)計(jì) 16
3.1 電磁設(shè)計(jì)的依據(jù)和任務(wù) 16
3.2 主要尺寸和極數(shù)的選擇 16
3.2.1 主要尺寸的確定 16
3.2.2 極弧系數(shù) 與電磁負(fù)載 及 的選擇 18
3.2.3 極數(shù)的選擇 20
3.3 電樞設(shè)計(jì) 20
3.3.1 電樞繞組、槽數(shù)和槽型 20
3.3.2 換向器的主要尺寸與電刷的選擇 22
3.4 磁路計(jì)算 23
3.4.1 直流電機(jī)的磁路與主極漏磁系數(shù) 23
3.4.2 氣隙 24
3.4.3 電樞齒部 24
3.4.4 主極 24
3.4.5 定子軛部 25
3.5 電機(jī)軸的設(shè)計(jì) 26
3.6 本章小結(jié) 26
第4章 機(jī)械本體設(shè)計(jì)及校核 27
4.1 聯(lián)軸器的選取 27
4.2 制動(dòng)器的選取 27
4.3 支承軸及其附件的設(shè)計(jì)校核 28
4.3.1 支承軸最小直徑的確定 28
4.3.2 支承軸的校核 29
4.3.3 支承軸上鍵的校核 32
4.3.4 深溝球軸承的校核 33
4.3.5 推力球軸承的的校核 34
4.4 旋轉(zhuǎn)支撐筒的設(shè)計(jì)及校核 34
4.5 等速同向傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 35
4.5.1 軸的設(shè)計(jì) 35
4.5.2 齒輪的設(shè)計(jì)校核 40
4.5.3 軸承的選擇 42
4.6 橫桿的設(shè)計(jì)及校核 43
4.6.1 橫桿部分?jǐn)?shù)據(jù)的確定 43
4.6.2 下橫桿的受力分析 44
4.7 橫桿與法蘭連接處螺栓的選取及校核 46
4.8 葉片與橫桿連接處的設(shè)計(jì)校核 47
4.8.1 連接軸的設(shè)計(jì)校核 47
4.8.2 校核連接板的拉伸強(qiáng)度 48
4.8.3 軸承的選擇及校核 48
4.9 本章小結(jié) 49
結(jié)論 50
參考文獻(xiàn) 51
致謝 53
第1章 緒論
1.1 前言
穩(wěn)定、可靠、清潔的能源供應(yīng)是人類文明、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的保障。煤炭、石油、天然氣等化石能源支持了19世紀(jì)和20世紀(jì)近200年人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。然而，化石燃料的大量消耗，不僅讓人類面臨資源枯竭的壓力，同時(shí)也感覺到了環(huán)境惡化的威脅。2l世紀(jì)是科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展的世紀(jì)，也將是從化石燃料時(shí)代向具有持續(xù)利用能力的可再生能源時(shí)代過渡，逐步開創(chuàng)一個(gè)人類擺脫化石燃料桎梏的能源新時(shí)代的世紀(jì)。
風(fēng)能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)的商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源。積極發(fā)展可再生能源，對(duì)增加能源供應(yīng)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，緩解環(huán)境污染，保障能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)和諧社會(huì)都起到重要作用。風(fēng)力發(fā)電是近期內(nèi)技術(shù)成熟，在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。據(jù)專家們的估計(jì)，地球上所收到的太陽(yáng)輻射能大約有2%轉(zhuǎn)換成風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電可以有效利用的風(fēng)速范圍為 ，最適宜的風(fēng)速范圍是 ，地球上蘊(yùn)有風(fēng)能約為2.74萬億kW，可利用的風(fēng)能約為200億kW，裝機(jī)容量可達(dá)10TW，每年可發(fā)出電力 。地球上的風(fēng)能資源是地球上水能資源的10倍，已經(jīng)利用的不足千分之一[10]。在技術(shù)上全球風(fēng)能資源是整個(gè)世界預(yù)期電力需求的2倍，也就是說，只要利用地球上50%的風(fēng)能資源就能滿足全球能源。
1.2 世界及我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀
由于歐美國(guó)家風(fēng)能資源豐富，工業(yè)技術(shù)水平高，這些國(guó)家在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。目前世界上裝機(jī)容量最大的國(guó)家是美國(guó)，其次是德國(guó)、丹麥、印度。它們的單機(jī)容量已達(dá) 。美國(guó)、德國(guó)、等許多國(guó)家都把風(fēng)力發(fā)電視為最大的補(bǔ)充能源。目前世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是德國(guó)制造，高達(dá)120m，風(fēng)機(jī)直徑可達(dá)126m，每個(gè)葉片長(zhǎng)61.5m，每片重18t，裝機(jī)功率可達(dá)5MW[23]。預(yù)計(jì)到2050年風(fēng)力發(fā)電要占上述國(guó)家全國(guó)發(fā)電量的 。專家預(yù)測(cè)，到2010年，全世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量將突破1.2億kW。
4.9 本章小結(jié)
本章設(shè)計(jì)并校核了主要機(jī)械本體結(jié)構(gòu)。選取了聯(lián)軸器及制動(dòng)器，設(shè)計(jì)校核了支承軸及其附件，如軸承壽命、鍵的校核等，分析了橫桿的受力以及橫桿與法蘭連接處螺栓的受力，設(shè)計(jì)并校核了葉片與橫桿連接處軸及其附件，保證結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。
結(jié) 論
緒論中首先比較了水平軸及垂直軸風(fēng)力機(jī)，從比較中可以得出：相對(duì)于傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力機(jī)，垂直軸風(fēng)力機(jī)具有設(shè)計(jì)方法先進(jìn)、力學(xué)性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，具有更加廣闊的市場(chǎng)前景。
在之后的設(shè)計(jì)中，主要完成了以下幾方面的工作：
1、進(jìn)行了50kW垂直軸風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思設(shè)計(jì)，并擬定了兩種攻角方案，即固定攻角和可變攻角型式方案，固定攻角方案為傳統(tǒng)型達(dá)里厄風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可變攻角方案為直葉片垂直軸風(fēng)力機(jī)，葉片傾角的變化通過五桿機(jī)構(gòu)獲得。
2、按照進(jìn)度安排，擬定直流發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置所用的電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，確定了發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、最后對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)的機(jī)械本體進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)及校核，確定最終各部件的詳細(xì)尺寸，設(shè)計(jì)之中與Auto CAD及Autodesk Inventor作圖軟件相互配合，對(duì)風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的二維圖繪制，并繪制出風(fēng)力機(jī)的三維效果圖。
雖然查閱了大量的文獻(xiàn)資料，并且結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了精確的理論分析，設(shè)計(jì)出的垂直軸風(fēng)力機(jī)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，但是仍有不足和需要完善的地方，具體如下：
1、相對(duì)于傳統(tǒng)的達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)，設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)仍沒有舍棄風(fēng)向舵，結(jié)構(gòu)上仍比較復(fù)雜。
2、由于結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜，不可避免地增加了成本，經(jīng)濟(jì)性有所降低。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊恩霞.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.
[2] 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1997.
[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第5卷[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[4] 陸玉，何在洲.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
[5] 楊欣欣，許國(guó)玉.畫法幾何及工程制圖[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2000.
[6] 孫玉芹，孟兆新.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.
[7] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)（ ）[M].北京：高等教育出版社，2002.
[8] 沈鴻.電機(jī)工程手冊(cè)第4卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982：21-1，21-143.
[9] 周明橫.離合器、制動(dòng)器選用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：309-310.
[10] 田海姣，王鐵龍.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展概述[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2006，（11）：22-26.
[11] 嚴(yán)強(qiáng)，蔣超奇.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用[J].上海電力,2007，（2）：166-167.
[12] 于紅英，唐德威，王建宇.平面五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，39（6），940-943.
[13] 熊禮儉.風(fēng)力發(fā)電新技術(shù)與發(fā)電工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)科技文化出版社，2006.
[14] D.勒古里雷斯.風(fēng)力機(jī)的理論與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.
[15] 郭新生.風(fēng)能利用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.
[16] Tony Burton.風(fēng)能技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.
[17] 蘇紹禹.風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.
[18] 張國(guó)銘.論兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合理性[J].風(fēng)力發(fā)電,2001，（4）：55-61.
[19] 趙繼華.旋流式立軸風(fēng)力機(jī)運(yùn)行原理及特性[J].可再生能源,2002，（4）：32-33.
[20] 鄧興勇，陳云程.風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪的數(shù)值優(yōu)化設(shè)計(jì)法[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，1999，20(1)：45-48.
[21] 張壬龍.對(duì)我國(guó)自行研制大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一些看法[J].水里電力施工機(jī)械，1995，17（3）：9-12.
[22] 楊磊.淺析風(fēng)力發(fā)電可持續(xù)發(fā)展[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2007，（9）：33-34.
[23] 李德孚.我國(guó)小型風(fēng)力發(fā)電行業(yè)2006年發(fā)展概況及建議[J].可再生能源，2007，25（4）：2-5.
[24] D. P. Coiro，F(xiàn). Nicolosi，A. De Marco，S. Melone, F. Montella. Dynamic Behavior of Novel Vertical Axis Tidal Current Turbine: Numerical and Experimental Investigations[J].International Offshore and Polar Engineering Conference，2005，（15）：469-476.
[25] 李學(xué)剛，黃永強(qiáng)，張淑卿.平面五桿機(jī)構(gòu)連桿曲線規(guī)律[J].河北：河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（3）：54-63.
[26] 歐貴寶，朱加銘，齊汝璠.材料力學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1997.
致 謝
經(jīng)過近四個(gè)月忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在設(shè)計(jì)中得到了導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們的支持，所有的成果都離不開老師和同學(xué)們的幫助。
首先感謝我的導(dǎo)師楊副教授，從選題、開題答辯到CAD繪制裝配圖、零件圖，完成說明書，期間每一過程都得到楊副教授的悉心指導(dǎo)，楊老師每周安排見面會(huì)，兢兢業(yè)業(yè)，身體力行地為我們排憂解難，不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而且為人師表，堪稱良師益友，教給我們的不僅是知識(shí)還有待人處世的積極態(tài)度，在此再次表示衷心的感謝及崇高的敬意。
感謝大學(xué)四年來所有的老師，尤其機(jī)電學(xué)院所有的老師，為我們打下了堅(jiān)實(shí)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝寢室及所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
最后再一次向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行審閱、評(píng)議及論文答辯的各位老師表示感謝，再一次向在我畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所有做出無私幫助和支持的人表示最誠(chéng)摯的謝意。
小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)入門 歷史 在美國(guó)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間 里 ，風(fēng) 能 一直是一個(gè)重要的能量來源。機(jī)械風(fēng)車是兩個(gè) “ 高科技 ” 的發(fā)明之一（另一個(gè)是 帶刺的 鐵絲網(wǎng)），這促進(jìn)了 我們的西部邊界在 18世紀(jì)后期的 發(fā)展。自從 1860年，超過 800萬的機(jī)械風(fēng)車已安裝在美國(guó)，有些風(fēng)車已運(yùn) 行了超過一百年。早在 1920年和 1930年，整個(gè)中西部地區(qū)一些農(nóng)家已 經(jīng) 使用 200音機(jī) 和廚房用具等 。 在 70年代末和 80年代初，風(fēng)能作為一種可以解決能源危機(jī)的辦法，再次受到關(guān)注。作為用戶和農(nóng)民的期待，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)以各種電力生產(chǎn)可再生能源的替代品，成為最符合成本效益的技術(shù) ， 其成本 也在減小 。 在 1976稅收抵免和良好的聯(lián)合條例 （ 使 人們把 4500多 個(gè)小型、 1人家庭里。另外 1000個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)在同一時(shí)期 也 被安裝在各種遠(yuǎn)程應(yīng)用上。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)被安裝在所有 的 五十個(gè)州。然而，沒有一個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的國(guó)有大公司致力于長(zhǎng)期的市場(chǎng)發(fā)展，因此，在 1985年年底，當(dāng)聯(lián)合政府稅收抵免過期，石油價(jià)格下降到 10美元每桶的兩個(gè)月后，大部分的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組行業(yè)再次消失了。有些公司認(rèn)為，這幸存的 “ 市場(chǎng)調(diào)節(jié) ” ， 在生產(chǎn)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的今天，那些機(jī)器是最可靠的，其聲譽(yù)是最好的。 成本因素 在很多方面光伏技術(shù)是一個(gè)有吸引 力的技術(shù)，但成本因素是考慮 的問題之一。那些在 家 庭 、事 業(yè)、或遠(yuǎn)程設(shè)施等 方面 有需要的用戶， 功率 超過 100 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) ，可能是一個(gè)有吸引力的替代方式。舉例來說，在 50瓦特規(guī)模水平，某小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的費(fèi)用約為 瓦特 ， 相比約為光伏模塊 瓦特。這就是為什么對(duì)于很小的負(fù)載光伏技術(shù)的費(fèi)用較低的原因。不過，由于該系統(tǒng)規(guī)模較大，這個(gè) “ 經(jīng)驗(yàn) 規(guī)則 ” 推翻了自己。在 300瓦特風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本下跌至 瓦特時(shí)（ 瓦特在西南空氣風(fēng)能事件中） ，而光電成本仍然為 瓦特 。 1500瓦特風(fēng) 力 系統(tǒng)的成本下降到 瓦特， 一個(gè) 10000瓦特的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的成本 （不包括電子產(chǎn)品 ）下跌至 瓦特 。光伏和風(fēng)能在監(jiān)管和控制 方面 的成本，基本上是相同的。出人意料的是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔的成本，相當(dāng)于光伏架子和追蹤系統(tǒng)的成本。因?yàn)橛写罅康倪B接，所以光伏系統(tǒng)的線路接線的成本通常較高。 對(duì)于連接到公用電網(wǎng)的用戶，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常是最好的 “ 下一步 ” ，畢竟 其 保護(hù)和效率 等方面 已 經(jīng) 有所改善。一個(gè)典型的家庭 每月 消耗用電 800 4滿足家庭需求。在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)已不再昂貴。 可靠性 在過去，可靠性是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品的 “ 要害 ” 。在 70年代末，為了提高其可靠性，所以對(duì)小型發(fā)電機(jī)進(jìn)行了良好的設(shè)計(jì)。今天的產(chǎn)品，在先進(jìn)的技術(shù)上超過了早先的技術(shù)，可靠性也大致增加了。小型發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在可運(yùn)作 5年或更長(zhǎng)時(shí)間，甚至在環(huán)境惡劣的地方，也不需要維修或檢查，擔(dān)?？墒褂?5年。這個(gè)系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行成本與光伏系統(tǒng)是一樣的。 風(fēng)能 風(fēng)能是地球表面受熱不均勻所產(chǎn)生的太陽(yáng)能的一種形式。最好的風(fēng)能資源在海岸沿線、山上、北部各州，但是在大多數(shù)地區(qū)都能發(fā)現(xiàn)這種可用的風(fēng)力資源。作為一個(gè) 動(dòng)力源 ， 風(fēng)能 比太陽(yáng)能較難預(yù)測(cè) ， 但 通常 它 在一天 內(nèi)能 供 應(yīng) 更多 的 時(shí)間 。風(fēng)能資源 因?yàn)?受地形及其 他因素 的影響 ，使它 比太陽(yáng)能更 方便獲得 。 例如， 在丘陵地形 ， 你和你的鄰居 ， 有可能 接收 到完全相同的太陽(yáng)能資源。 但 因?yàn)槟憔幼≡诤芎玫奈恢蒙希?是 一個(gè) 能 更好的接觸到當(dāng)時(shí)風(fēng)向 的地方 ， 你 就 能 比你的鄰居接收 到 更好的風(fēng)能資源 ， 反過來說 ， 如 果你的位置 是溝壑或背風(fēng)面的山 ， 你的風(fēng)能資源利用就 要 大大降低。在這種情況下 ， 與 太陽(yáng)能 相比，應(yīng)該更周密的 考慮 風(fēng)能 。 風(fēng)能 是 遵循 季節(jié)性模式 的 ， 在冬季 的 月份 很高 而 在夏季的幾個(gè)月 卻很低。 這 和太陽(yáng)能剛剛相反 。基于這個(gè)原因 ， 在混合動(dòng)力系統(tǒng)中 風(fēng)能和太陽(yáng)能系統(tǒng)協(xié)同工作。 這些混合的系統(tǒng)為小型風(fēng)能制造商們提供了一 個(gè)更細(xì)分的市場(chǎng) —— 光伏系統(tǒng) ， 以擴(kuò)展 他們的風(fēng)能系統(tǒng)。 風(fēng)力 發(fā)電 機(jī) 大部分 風(fēng)力發(fā)電機(jī)是 水平軸螺旋槳式系統(tǒng)。垂直軸系統(tǒng) ， 如 S 已被證明是很 昂貴 的 。 橫向軸風(fēng)力發(fā)電機(jī) 一般 包括 一個(gè) 螺旋槳 ， 一臺(tái)發(fā)電機(jī) ， 一個(gè) 主機(jī) 和一個(gè)尾舵 。 螺旋槳將 獲取 的 風(fēng) 能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。 螺旋槳 通常由兩個(gè)或三個(gè)葉片 組成 。由 三個(gè)葉片組成的系統(tǒng)比兩個(gè)葉片的更有效率 ， 運(yùn)行更平穩(wěn) ， 但他們 需要 的成本 更多。 葉片通常是 由木 料 或玻璃纖維 制成 ， 因?yàn)檫@些材料 中 有 它 需要的結(jié)合強(qiáng)度和柔韌性 （ 他們不干擾電視信號(hào) ） 。 發(fā)電機(jī)通常是 為風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組專門設(shè)計(jì)的 。永磁交流發(fā)電機(jī) 因?yàn)樗麄儫o需實(shí)地繞組而廣 受歡迎。低速直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) 的 一個(gè)重要特征是系統(tǒng)使用了一般尚未可靠的變速箱或帶。 主 機(jī)是風(fēng)力發(fā)電 機(jī) 的 重要結(jié)構(gòu) 之一 ， 它包括 用來 連接旋轉(zhuǎn) （ 通過 這點(diǎn) ， 可以 改變風(fēng)向 ） 的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)和固定接線線路的 “ 滑環(huán) ” 。尾部排列的轉(zhuǎn)子可以是防護(hù)超速的一部分。 風(fēng)力 發(fā)電機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)是 很 困難的 ， 而且許多早期的系統(tǒng)也 不是很可靠。 光伏模塊是很 可靠 的 ， 因?yàn)?通常 它沒有任何運(yùn)動(dòng)部件 ， 在以后 光伏組件將越來越可靠 。 在 一方面 ， 一個(gè)風(fēng)力 發(fā)電 機(jī)必須有運(yùn)動(dòng)部件和可靠性 ， 一個(gè) 機(jī)器 的特性 是由 工程和設(shè)計(jì)的 技 術(shù)層次 決定的 。 在另一方面 ， 從一個(gè)系統(tǒng)到另 外 一個(gè)系統(tǒng) ， 在可靠性 、 耐用性 和 期望壽命等方面上 存在 很大差異 ， 這給經(jīng)常工作在太陽(yáng)能組件的經(jīng)銷商和顧客上了一課。 塔 架 一個(gè)風(fēng)力發(fā)電 機(jī)必須 能夠高效率地運(yùn) 行。湍流 是最 接近地面 的 。此外 ， 風(fēng)速隨高度 的增加而增加 。 經(jīng)驗(yàn)之談 ， 你應(yīng)該 根據(jù)每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn) 為風(fēng)力發(fā)電 機(jī) 安裝一個(gè) 適合的 塔 架 。 為了讓風(fēng)輪在地面上較高的風(fēng)速帶中運(yùn)行，需要用塔架把風(fēng)輪支撐起來。 舉例來說 ， 1 250瓦特 發(fā)電機(jī) 往往是被安裝在一個(gè) 30 塔 架上 ， 而 10千瓦發(fā)電 機(jī)通常會(huì)需要一個(gè) 80塔架。我們 不推薦在人們居住的小型建筑上 安裝風(fēng)力 發(fā)電 機(jī) ， 因?yàn)橥牧?、 噪音和振動(dòng)是一直存在的問題。 最便宜的塔架是拉線 塔 ， 例如那些常用于 無線電 的 天線。 規(guī)模較小的拉線塔往往 建造 成 管狀。自支撐塔 架 一般建成 格子狀或管狀 ， 占用更少的空間 ， 更具有吸引 力 ， 但它們也更昂貴。塔架所用材料一般是木桿或鐵管，也可以采用鋼材做成的桁架結(jié)構(gòu)。 電話 線 的連接桿 結(jié)構(gòu) 也 可用于規(guī)模較小的風(fēng)力 發(fā)電 機(jī)。塔 架 ， 尤其是拉線塔 ， 可鉸接 適當(dāng)?shù)难b備 上 ， 用絞車或車輛 讓他們傾斜向上或向下。 所有地面的工作都要做 。 一些塔 架和發(fā)電 機(jī)可以 由買方 很容易地設(shè)置 ， 而有些則是最好交由受過訓(xùn) 練的專業(yè)人員 做 。 不論選擇什么樣的塔架，目的是使風(fēng)輪獲得較大風(fēng)速，同時(shí)還必須考慮成本。 塔 架 通常是 有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造商 所提供的 ， 以確保適當(dāng)?shù)倪m應(yīng) 性。 遠(yuǎn)程系統(tǒng)設(shè)備 作為遠(yuǎn)程系統(tǒng)設(shè)備， 系統(tǒng) 平衡設(shè)備被 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 所使用著 。 大部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要對(duì) 電池充電儲(chǔ)存方面 進(jìn)行 設(shè)計(jì) ， 以防止充電過度而造成不必要的損失 。 目前采用最多的儲(chǔ)能方法是利用蓄電池把電能儲(chǔ)存起來。 該調(diào)節(jié)器是專門 為特定發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的 。光伏 調(diào)節(jié)器 一般不適合小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的使用 ， 因?yàn)?設(shè)計(jì)他們不是 來處理 和發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的 電壓和電流的變化 的 。調(diào)節(jié)器 的生產(chǎn)通常與 直流 源中心 有關(guān)系 ， 它也可以 作為其它 直流 源 、 負(fù)載及電池的 連接點(diǎn)。光伏 系統(tǒng) 和風(fēng)能系統(tǒng) 的 混合動(dòng)力系統(tǒng) 通過 把 單獨(dú)的監(jiān)管機(jī)構(gòu) 連接到直流源中心 ， 但沒有特別的管制措施。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的 一般 經(jīng)驗(yàn) 規(guī)則 是 蓄 電池至少應(yīng)為最高可再生能源的充電電流 的 6倍 ，包括任何光伏 要素。 做你自己的 公司 在 1978年 ， 條例 通過 ， 允許你為你的房子或工作 連 接 一個(gè)合適的可再生能源供電的發(fā)電機(jī) ， 以減少你對(duì)公用 供電 的消費(fèi) 。法律 同意 規(guī)定 購(gòu)買任何 額外的電力 ， 在價(jià)格 上 （ 避免成本 ） 通常低于 電力 的零售成本 。 在約一半的 國(guó) 家有 “ 凈能量計(jì)費(fèi)選項(xiàng) ”， 小系統(tǒng)是 允許運(yùn)行反向計(jì)量的 ， 所以 過剩的產(chǎn)量使他們得到足夠 的 零售費(fèi)率 。由于 為保持 特殊 的 手工處理客戶帳戶 和 凈能源帳單 ， 過高的間接費(fèi)用其實(shí)是沒必要的 。這些系統(tǒng)不使用電池。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的 蓄電 是 由 整流換向逆變器和 感應(yīng)發(fā)電機(jī) 相互協(xié)調(diào) 的 。 然后其 電能 連接到家庭的 機(jī) 器 面板上的專用斷路器 上 ， 就像一個(gè)大型家電。 當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒有運(yùn)行 ， 或者它 不夠提供這個(gè)屋子所需要的電力時(shí) ， 需要的電力由蓄電池提供 。同樣 ， 如果 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能超過了房子的電能消耗 ， 多余的電能就會(huì)即刻 存到相應(yīng)的地方 。實(shí)際上 ， 作為一個(gè)非常大的電池儲(chǔ)備裝置 ， 蓄電池 作為 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 一個(gè)負(fù)面的負(fù)荷。經(jīng)過 200000000小時(shí)的相互運(yùn)作 ， 我們現(xiàn)在知道小 互聯(lián)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是安全可靠 ， 也不會(huì)干預(yù) 用戶 的 任何 設(shè)備 ， 其 成功地運(yùn)作也 不需要任何特別的安全設(shè)備。 在 20世紀(jì) 80年代初，到稅收抵免的時(shí)候 全國(guó)各地?cái)?shù)以百計(jì)的用戶 安裝了 4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 ， 現(xiàn)在 每月電費(fèi) 為 8， 而他們的鄰居 電費(fèi) 的范圍 在 100不等。 當(dāng)然 這個(gè)問題 是這些稅收抵免早已遠(yuǎn)去的時(shí)候 ， 大部分房主并沒有 覺得 一個(gè)合適的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 成本 是昂貴 的 。 舉例來說 ， 10千瓦 的發(fā)電 機(jī) （ 對(duì)家庭用戶來說最常見的配置 ） ， 通常的 安裝 費(fèi)用為28000對(duì)于那些支付 12美分 /千瓦小時(shí)或更多 ， 平均風(fēng)速 每小時(shí) 10英里 或風(fēng)速更高的地區(qū) （ 能源部 2級(jí) ） ， 且有較大的土地使用權(quán) （ 發(fā)電 機(jī)大 ） 的用戶來說 ， 一個(gè) 家用發(fā)電機(jī) 肯定是值得考慮的。投資回收期一般 是 8 有些風(fēng)力 發(fā)電 機(jī) 是過去 30年或更早時(shí)間 設(shè)計(jì) 的 ，所以投入的資金可以收回 。 效 果 一個(gè)風(fēng)力 發(fā)電 機(jī) 的額定功率不是比較一個(gè)產(chǎn)品和下一個(gè)產(chǎn)品的 好的 因素 。這是因?yàn)橹圃焐炭梢愿鶕?jù) 風(fēng)速來自由選擇 發(fā)電機(jī)的 額定速度 。如果額定風(fēng)速不一樣 ， 那么兩 個(gè)產(chǎn)品 相比較 是 有誤導(dǎo)之嫌 的 。幸運(yùn)的是 ， 美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)已經(jīng)通過了一 個(gè) 評(píng)價(jià)能源生產(chǎn)性能的標(biāo)準(zhǔn) 方法。 遵循 制造商 將提供 在各年度平均風(fēng)速時(shí)每年的能源輸出 （ 資料。 每年 能源輸出 的數(shù)據(jù)就 像環(huán)保局 為你的車估計(jì)氣體 英里數(shù)一樣 ， 他們讓你 公平的比較產(chǎn)品 ， 但他們不告訴你 實(shí)際你要做些什么 （ “ 你們的表現(xiàn)可能有所不同 ” ） 。 能源部門已 為美國(guó) 編制了風(fēng)力資源地圖 。 這些 地圖顯示的 資源 更好 。 這種情況 可能是因?yàn)榈匦蔚挠绊憽?能源部的地圖顯示 開放式 的 地形相當(dāng)不錯(cuò) ， 但在丘陵或山區(qū) ， 他們必須 謹(jǐn)慎 使用 。風(fēng)力資源是指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速傳感器的高度為 33英尺 （ 10米 ） ， 因此你 在使用制造商所提供的 必須 通過 平均風(fēng)速校準(zhǔn)風(fēng)塔的高度 。風(fēng)力 發(fā)電 機(jī)制造商通?？梢?在幾乎任何地點(diǎn)為他們的發(fā)電機(jī) 提供電 腦輔助的效果 預(yù)測(cè)。 作為一個(gè) 風(fēng)能經(jīng)驗(yàn)法則 ， 當(dāng)遠(yuǎn)程應(yīng)用超過每小時(shí) 8英里 （ 大部分 ， 但不是全部 ， 第 1級(jí) 和所有其他級(jí) ） 和每小時(shí) 10英里 （ 第 2級(jí)或更高 ）時(shí) 應(yīng)考慮 你的平均風(fēng)速。 如果你住在一個(gè) 不是多丘陵的 地區(qū) ， 在你的位置上 能源部風(fēng)能資源地圖 可以 清楚地 準(zhǔn)確地計(jì)算出預(yù)期的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 效果 。 在 復(fù)雜地形時(shí) ， 該位置上的判斷 也必須 用這種效果預(yù)測(cè)來 調(diào)整平均風(fēng)速。在大多數(shù)情況下 ，安 裝一個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 是沒有必要 記錄 監(jiān)測(cè) 到的同一 風(fēng)速 的 。但在某些情況下 ， 它是值得花費(fèi) 300等待一年來做 一個(gè)風(fēng)力調(diào)查 的 。制造商和設(shè)備商能夠幫助 你 理清這些問題。 如何 使用 風(fēng)力 發(fā)電機(jī) 安裝一個(gè)風(fēng)力 發(fā)電機(jī) 比安裝太陽(yáng)能電池板 復(fù)雜 ，但他們?nèi)匀皇?你的能源替代體系中相對(duì)容易弄的 。 發(fā)電機(jī) 需要安裝在一個(gè) 風(fēng)的流量不受阻礙的 領(lǐng)域（附近 的 建筑物，樹木等）。 一些小型發(fā)電 機(jī)可以安裝在 你的房子的 頂樓，但 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng) 可能被轉(zhuǎn)移至 建設(shè)的框架 。 安裝在 屋頂 的發(fā)電 機(jī) 經(jīng)常 與橡膠減振裝置 配合使用 ，以減少 振動(dòng) 這方面的問題。 但是 作為一般規(guī)則 ，在 更高的空中你可以讓你的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更有效地發(fā)揮，所以拉線塔是推薦的安裝系統(tǒng)。 各種各樣 的 塔 的高度和風(fēng)格使得您會(huì)找到 一個(gè)安裝套件，以滿足您的需要。 當(dāng)安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控 制 系統(tǒng) 和線路 時(shí)， 了解 風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板這 兩個(gè) 的 根本性分歧 是很重要的： 整流器： 太陽(yáng)能電池板 能 產(chǎn)生 電力所需的直流電 （ ，并能在沒有造成損害的情況下直接連接到電池存儲(chǔ)機(jī)構(gòu) 。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)不 能 產(chǎn)生直流電，所以 有 被稱為 “整流器”的裝置來把發(fā)電機(jī)的輸出電流 轉(zhuǎn)換成 直流。 一些 發(fā)電機(jī)有一種 整流內(nèi)置設(shè)計(jì)， 盡管 在大多數(shù)情況下， 被供應(yīng)的 整流器是 作為一個(gè)獨(dú)立的組成部分， 但它必須 安裝 在風(fēng)力發(fā)電 機(jī)和 蓄 電池 之間 。整流器 是 一個(gè)完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制單元。 負(fù)載轉(zhuǎn)移 ： 太陽(yáng)能電池板是 “ 被動(dòng)式 ” 的電力生產(chǎn)者。 即使太陽(yáng)照著，他們也只有當(dāng) 需要由電池 充電時(shí)才產(chǎn)生電力 。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是 “積極” 的電力生產(chǎn)者。 只要有風(fēng) ， 不管電池是否需要充電 他們 都會(huì)產(chǎn)生電流 。 為了避免破壞風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 ，所有的電力生產(chǎn)必須要用某種方式 來解決這個(gè)問題 。 當(dāng)電池 系統(tǒng)需要充電時(shí)，他們提供電力負(fù)載來使風(fēng)力發(fā)電機(jī) 發(fā)電 。如果電池完全充電后，發(fā)電機(jī)的產(chǎn)生的電量 必須要 “轉(zhuǎn)移”到另一種電力負(fù)載 。 負(fù)載 分流充電控制器調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出，所以當(dāng)他們需要時(shí)你的電池將充電 ， 當(dāng)這些電池完全充電后， 任何 由風(fēng)力發(fā)電機(jī) 所產(chǎn)生的 多余電力都會(huì)被轉(zhuǎn)移到候補(bǔ)的負(fù)載中。 一些風(fēng)力發(fā)電 機(jī)有充電控制功能 ，用來轉(zhuǎn)移多余的電流。不過大多數(shù)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的充電控制器是一個(gè)外部設(shè)備 。 he an of in a of of 800's us to of in S 860's of in a in 920's 930's, EA 0000 to In 970's 980's on as a to As to as of it ,500 1to be at 976,000 in in of by to so in 985, 10 a of is an in is of be an or to 00of or V's, at of At 0 a to a PV is PV is As 00 $in of 03), V a 1,500 is 0,000 of a is of is V of is as of V of is V of of to A 0000 of a 4kW V is to At n of in 970's a s or at or of of is to of is a of by of s on in be in As a is it is in a by it In to a is on of or it a to if is in a or on of be In be in in is of in a of as to be A of a a a a of it to of or A be a a or of t . is A is an or is of it as it be a of A is a to of A PV is it no in V is as as A on of a is by of in In be a in to is a to to a at to is to As a of a on a it is at 0 ft 00 go on A 250 is on a 30ft a 10 kW a 0 We do to in of of is as or or in up be be at to to be up or a or to be at be by to of a a be be to by is to he a in a is as a PV a 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