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求小型風力發電機的構造原理和資料( 二 )

風向生活百科


如果使用的是交流用電設備，則必須備置能夠滿足其功率要求的“逆變器”將蓄電池的直流電轉變成電壓為220V，頻率為50Hz的交流電才能使用 。
第二節 小型風力發電機安裝場址的選擇
小型風力發電機安裝場址的選擇非常重要 。性能很高的風力發電機，假如沒有風，它也不會工作，而性能稍差一些的風力發電機，如果安裝場址選擇得好，也會使它充分發揮作用 。關于小型風力發電機的選址條件包含著非常復雜的因素，美國等一些國家，特為此出版了有關風力機場址選擇的專著 。原則上，在一年之中極強風及紊流少的地點應算最好，但有時很難選出這樣的地點 。
一、場址選擇原則
1.場址應選擇風能豐富區前面己介紹，風力發電機安裝地點的年平 均風速越大越好，其大體上
數字是：年平 均風速3m／s以上，3-20m／s有效風速累計時效3000h以上，全年3一20m／s平均有效風能密度100W／m2以上 。只要能滿足第一個條件，小型風力發電機在經濟上便可認為是合算的 。
2.場址應具有較穩定的盛行風向 。盛行風向是指出現頻率最高的風向，氣象上風向一般用16個方位表示(圖4-1) 。每個方位箭頭的長度和數字是該風向的平均風速，并可形象地繪制出風玫瑰（圖4-2） 。
從風玫瑰圖中看出，盛行風向為西南風（平均風速11.7m／s）、南西南風(平均風11.5m／s)和東北風(平均風速5．9m／s) 。我國是季風較強的國家，不同季節盛行風向還要變化 。選址對希望盛行風向較穩定，便于考慮地形的有利影響 。

【求小型風力發電機的構造原理和資料】3．風機高度范圍內“風切變”要小(風剪切要小) “風切變”是指短距離內風速、風向的較大變化 。圖4-3所示為平頂山脊頂的風切變，圖中的影區說明因氣流分離使風速下降，分離區上部為強切變區 。風機如安在此影區，葉片將在不等速風中旋轉，葉片受載不均勻，
圖4-1 風向的16個方位圖
圖4-2 風玫瑰圖
降低性能，縮短風機使用壽命 。所以風機應避開此強切變區，安在迎風坡上，或提高塔架 。
4.應考慮氣象因素的影響
（1） 紊流 。所謂紊流是指氣流速度的急劇變化，包括風向的變化 。通
常這兩種因素混在一起出現 。紊流能影響風力發電機功率的輸出，同時使整個裝置振動，損壞風機 。小型紊流多數是因地面障礙物的影響而產生的，因此在安裝風力發電機時，必須躲開這種地區 。
（2） 極強風 。海上風速可達30m／s以上，內陸有時也大于20m／s時稱為極強風 。風力發電機的安裝場址當然要選擇風速大
圖4-3 平頂山脊頂的風場變
的地方，但在易出現極強風的地區使用風機，要求機組具有足夠的強度，一旦遇有極強風，風力發電機便成為被襲擊的對象 。
（3）結冰和粘雪 。在山地和海陸交界處設置的風力發電機，容易結冰和粘雪 。葉片一旦結了冰，其重量分布便會發生變化，同時翼形的改變，又會引起激烈的振動，甚至發生破壞 。
（4）雷 。因為風力發電機在沒有障礙物的平坦地區安裝得較高，所以經常發生雷擊事故，為此風機最好增設防雷裝置 。
（5）鹽霧損害 。在距海岸線10-15km以內的地區安裝風力發電機，必須采取防鹽霧損害的措施 。因為鹽霧能腐蝕葉片等金屬部分，并且會破壞裝置內部的絕緣體 。
(6)塵砂 。在塵砂多的地區，風力發電機葉片壽命明顯縮短 。其防護的方法，通常是防止槳葉前緣的損傷，對前緣表面進行處理 ?？墒菈m砂有時也能侵入機械內部，使軸承和齒輪機構等機械零件受到破壞 。在工廠區，空氣中浮游著的有害氣體，也會腐蝕風力機的金屬部分，應加以注意 。
二，平坦地形的場址選擇
根據能同時表示風向和風速關系的風玫瑰圖，如果在風向最多的上風側沒有障礙物，一般都可以認為這個地點為平地 。所謂在平地上安裝風力發電機的情況，應考慮以下兩個條件：
（1）以設置地點為中心，在半徑為1km的圓內，應沒有障礙物 。
（2）假使有障礙物時，風力機的高度應為障礙物最高處高度的三倍以上，這個關系如圖4-4所示 。此條件極為嚴格，但對小型風力發電機可以放寬些(例如也可以把半徑定為400m) 。
三，山脊或山頂地形的場址選擇
山脊和山頂有自然的高塔作用，并且氣流隨著靠近山脊，由于風洞效應，氣流近似為流線而得到加速，能量也隨之增大 。如圖4-5a所示 。可是，風向和山脊構成的方向對風的加速有很大的影響，主風向和山脊構成的方向成直角的情況最理想 。否則，隨地形風的加速作用逐漸變小 。

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