如果遇上可怕的龙卷风，那将是拔树毁屋的恐怖景象，凡是见过的人无不谈风色变。总之，风有时友好有时又不近人情，来无影去无踪让人捉摸不透。风到底是什么，用科学的说法就是地球表面的空气水平运动称之为风。太阳辐射对地球表面不均匀件加热是形成风的主要成因。太阳对地球的辐射，透过厚厚的大气层，到达地球表面，地球表面各处海洋和陆地高山岩石和平原土壤沙漠荒原和植被森林地区吸收热量不同由于地球自转公转季节气候的变化和昼夜温差的影响，使地表各处散热情况也各不相同，散热多的地区，靠近地表的空气受热膨胀，压力减少，形成低气压区，这时空气从高气压区向低气压区流动，这就产生了风。地形地貌的差异，地球自转公转的影响，更加剧了空气流动的力量和流动方向的多变性，使风速和风向的变化更加复杂。风的特性风作为种自然现象，有它本身的特性。通常采用风速风向风频等基本指标来表述。风速空气在单位时间内运动的距离，用米秒或千米时作为计量单位。例如空气在秒钟内运动了米，那么风速就是米秒。由于风是不断变化的，通常所说的风速是指段时间内各瞬时风速的算术平均值，即平均风速。风速可由测风仪测量得到。风速随高度的变化从地球表面到米高空层内，空气的流动受到涡流黏滞和地面摩擦等因素的影响，风速随着高度的增加而增大。通过实验，我们常用的计算风速随高度的变化的公式有指数公式对数公式式中高度为的风速风速为零的高度值取决于地面的平整度粗糙度和大气的稳定度，取值范围为。在开阔平坦稳定度正常的地区，值取。风频分为风速频率和风向频率。风速频率各种速度的风出现的频繁程度。对于风力发电的风能利用而言，为了有利于风力发电机平稳运行，便于控制，希望平均风速高而风速大小变化小。风向频率各种风向出现应用，赵稼样，复合材料在风力发电机上的应用高科技纤维与应用罗益锋，世界风能及其叶片材料发展概况与趋势高科技纤维与应用，钱富江，大型铝合金叶片金属型铸造工艺分析特种铸造及有色合金⑩第章概述课题研究的目的和意义数千年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的部分才重新有了长足的发展。风能作为种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村边疆，作为解决生产和生活能源的种可靠途径，有着十分重要的意义。当前，全球都面临着能源枯竭环境恶化气温升高等问题，日益增长的能源需求能源安全问题受到世界各国广泛关注。风能是种可再生能源，它资源丰富，是种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应她安全清洁，没有燃料风险，更不会在使用中破坏环境。为此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力，中国也不例外。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源利用以煤炭为主。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占，石油占，天然气占，其余为水电等其它资源。在电力的能源消费中，也是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的。但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，按目前的技术水平和采掘速度计算，全球煤炭资源还可开采年。此外，石油探明储量预测仅能开采年，天然气约能开采年。随着人口的增长和经济的发展，能源供需矛盾加剧，如果不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，势必形成对数亿年来地球积累的生物石化遗产更大规模的挖掘消耗，由此将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济能源环境的协调发展。电力部己制定大力发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电的基本原则，把风力发电作为优化我国电力工业结构跨世纪的战略发展目标。表年世界风电市场增长从表可以看出，世界上的风电能源增长的非控制逆变交流电压伏方波或正弦波频率赫兹储能方式安时，蓄电池只或只串联塔架型式立柱拉索式塔架风机高度米整机重量千克型风力发电机性能特点型风力发电机组属水平轴上风式变桨距调节的风力发电设备，适用的自然条件为全天候。配用不同的增速箱和发电机可以形成干瓦千瓦千瓦三种功率档次种不同用途的变型产品。机组发出的三相交流电可用来给蓄电池充电贮能给电阻器加热驱动异步电动机或输入电网。参见图图。图型风力发电机图型风力发电机输出特性主要技术指标叶片型式木质芯，外表包玻璃钢结构叶片数片风轮直径米风轮标定转速额定转速分风轮最高允许转速分启动风速米秒额定风速米秒最高安全运行风速米秒发电机型式电容励磁异步额定功率瓦额定电压交流伏机头重量塔架以上部分千克利用方式充电储能式电阻加热式驱动电动机式并网式蓄电池容量安时塔架高米整机重量千克本课题的研究内容本课题研制的小型风力发电机主要定位于它可为用户的照明彩色电视机音响设备洗衣机电冰箱组合收录机航标灯等电器提供稳定可靠的电源。总体要求是在满足功能要求的前提下，使用简单，外型明快，可靠性强，低成本。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成。其是风力机，它的功能是将风能转换为机械能其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能。大型风力发电机组发出的电能直接并到电网上，向电网馈电，小型风力发电机般将风力发电机组发出的电能用储能设备储存起来般用蓄电池，需要时再提供给负载可直流供电，亦可用逆变器变换为交流供给用户，其简要的系统图如图。图风力发电机系统方框图本课题的研究内容包括进行小型风力发电机的总体功能需求分析，进行整体方案设计，力求实现机与电的完美结合和统。风力机负载电网发电机风储能设备进行机器的机械装配图设计，功能完备后，然后进行机械零件的详尽设计。根据风力发电机叶片设计理论及实际风能情况，设计出合适的风力发电机叶片，并利用三维建模软件建立常迅速，年平均增长率达到了。截止年底，全世界并网运行的风力发电机总装机容量达到，是年装机容量的倍。风力发电近几年发展如此之快，是因为它有许多优点设备简单，投资少，成本低，风力发电机的整个设备成本不足功率相当的火力发电水力发电和核电站成本的，在二三年内就可以收回全产投资节省燃料和运输费用。在风力资源丰富的地区，风力是取之不尽，用之不竭的，可就地建立风力发电站，就地用电，这样就可以节省大量的输电设备和能源。许多燃料是十分重要的化学原料，把它白白的燃掉是十分可惜的。我国资源并不十分丰富，充分利用风力资源意义就更重大了利用风力可以减少对大气的污染，保护我们人类赖以生存的自然环境。化学燃料不断向大气中排放对生物有害物质，严重的威胁人们健康，而风力能源则没有任何影响人类健康的有害物质。课题的研究现状及已有成果研究现状我国风电的利用大体上采用三种方式，是户用式，可独立运行，用蓄电池，直流输出或逆变交流输出单机容量为，可基本满足照明电视等家用电器的生活用电需要。其次是孤立的小居民区用，独立运行，有蓄电池直流输出或逆变交流输出，统向各家各户供电或每天为其更换蓄电池，单机容量为。这种方式也可供无电风区边防哨所气象台站雷达站电视差转台以及无电区小火车站使用。三是建立风电场，联网后输出，有的与柴油发电机组或太阳能电站联合，有稳定的输出。已有成果型风力发电机性能特点型风力发电机是低速型风机。该机具有发电效率高，结构简单，维护方便，可靠性高等待点，是大电网以外而风力资源丰富的农牧区海岛边防哨所及气象台站等较理想的小功率风力发电设备，也是迄今我国销售量最多的小型风力发电机。它可为用户的照明彩色电视机音响设备洗衣机电冰箱组合收录机航标灯等电器提供稳定可靠的电源。参见图和图。图型风力发电机图型风力发电机输出特性主要技术指标叶片型式木质芯，外表包玻璃钢风轮直径米叶片数片风能利用系数额定风速米秒额定转速分额定功率瓦最大发电量瓦调速方式偏侧并尾工作风速范围米秒发电机型式三相交流永磁式发电机直流额定电压伏伏伏风力发电机应备有储存电能的蓄电池，将多余电能经整流交流发电机或直接直流发电机向蓄电池充电，用以启动和无风时向用电器供电。垂直轴风力发电机制动器的设计般微型和小型风力发电机不设制动器，中大型风力发电机大部分的制功器采用液压或电磁制动器，也有备用手制动器的。为了使风力发电机结构简单重量轻，般将联轴器与制动器设计在起，并且置于增速器与发电机之间的高速轴部位，很少有布置在低速轴位置的，因为低速轴的制动力矩大。我国制功器已有标准并且有商品可供应。但我国制定制动器标准时没有考虑风力发电机，主要适合于通用机械起重机械等制动用，制动器通常既大又重。风力发电机用制动器应具有重量轻制动力矩大经久耐用制动可靠等特点。小型风力发电系统中配置的蓄电池为什么用蓄电池由于风能的间歇性和不稳定性，如果用电器直接由风力发电机来供电，会出现供电时有时无忽高忽低现象，这种电能是无法使用的。为建立个供电电压稳定能够全天候提供均衡供电的电源系统，就必须在风力发电机和用电器之间设置储能装置，把风力发电机发出的电储存起来，稳定地向用电器供电。理想的电能储存装置应当具有大的储存密度和容量储存和供电具有良好的可逆性有高的转换效率和低的转换损耗运行要便于控制和维护使用安全，无污染有良好的经济性和较长的使用寿命。现在，正在研究开发和应用的电能贮存方式有改进型铅蓄电池和新型蓄电池储能飞轮储能水位储能压缩空气储能超导线圈储能等形式。从目前小型风力发电机的实际应用看，最方便经济和有效的储能方式是采用蓄电池储能。蓄电池又称电瓶，它能够把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能，变换过程是可逆的，充电和放电过程可以重复循环反复使用，因此蓄电池又称为二次电池。现在使用的蓄电池现在使用的蓄电池，虽然从外形看有大有小，形状不，但