风力涡轮机的类型

在我之前的文章中已经解释过，不同类型的风力涡轮机是利用风的动能来发电的。事实上，风能被认为是产生机械和/或电力的最清洁方式。获得的能量可以根据风能的收集方式进行分类；陆风和海上风。阅读下面的文章以了解更多信息！

今天，您将了解不同类型的风力涡轮机及其在各种应用中的优缺点。

风力涡轮机的类型

以下是用于发电的各种类型的风力涡轮机。

水平轴风力涡轮机 (HAWT)

水平轴类型的风力涡轮机是当今最常用的涡轮机，尽管存在一些限制。叶片螺旋桨式设计用于围绕水平轴旋转。它的组件包括连接到轴的转子叶片，该轴进一步连接到产生电能的发电机。这些叶片看起来就像安装在塔顶上的飞机螺旋桨。

在这些类型的风力涡轮机中，风传感器安装在偏航机构（称为机舱）上，以便涡轮机可以与风向正确对齐。因此，风能的更有效分配被强制在转子上。

水平轴风力涡轮机的结构需要足够坚固以支撑设备部件的重量。其中一些部件包括转子叶片、齿轮箱、发电机等。此外，底座必须能够承受吹来的强风。虽然，机​​舱包含一个断裂元件，当大风或不受控制的风发生时，有助于立即停止叶片。

在所有类型的涡轮机中，水平轴风力涡轮机具有更高的效率和更高的发电量。这种涡轮机通常有两种类型：上风和下风涡轮机。

上风涡轮机：

在迎风HAWTs涡轮机中，风在塔架之前到达转子，也就是说，它面向风。这就是为什么转子不会受到塔后风罩的影响，从而提高运行效率。此外，该系统不易磨损。然而，偏航机构增加了结构的重量。

在大多数设计中，逆风转子不灵活，因此它们不会弯曲或与塔架碰撞。这通常发生在风速很高的时候。为了进一步避免这种情况，转子被放置在离塔一定距离的地方。正因为如此，这些类型的风力涡轮机的制造难度很高。转子叶片的不灵活性等于叶片结构需要更重的材料。

下风式涡轮机：

这些类型的水平轴风力涡轮机不太常见，但它们的设计看起来与之前的解释类型非常相似。唯一的区别是转子的位置，它位于塔的下游。在顺风类型中，风在到达叶片之前撞击塔。该设计使转子叶片具有更大的灵活性，可以使用更轻的材料。顺风的好处包括更轻的结构重量和更好的塔架结构动力学，因为它可以在运行期间将一些负载从塔架上转移到叶片上。

顺风水平轴型风力机不需要任何偏航机构。这是因为转子和外壳的设计方式使外壳遵循风向。由于转子位于塔的下游，它会受到风的影响，从而影响发电量。风挡也可能导致系统对口疲劳。

水平轴风力发电机HAWTs的优缺点

优点：

以下是水平轴风力涡轮机的好处。

• 由于塔基高，可以承受更强的风。
• 由于叶片垂直于风移动，因此通过整个旋转获得动力。这样可以提高效率。

缺点：

尽管水平轴风力涡轮机具有良好的优势，但仍然存在一些限制。以下是 HAWT 的缺点。

• 由于塔架结构庞大，因此需要叶片、齿轮箱、发电机等重型部件。
• 它的组件正在被提升到位。
• 这些类型的风力涡轮机的高度使它们在大范围内引人注目。这会破坏景观的外观，并在某些情况下会引起当地的反对。
• 当叶片穿过塔的风影时，顺风变体会因湍流而导致疲劳和结构失效。这就是为什么大多数 HAWT 使用迎风设计，因为转子在塔前面向风。
• 需要一个额外的偏航控制机构才能将叶片转向风向。
• 为了阻止涡轮机在强风中旋转，需要进行制动。这将阻止系统受到强风的破坏。
• 当涡轮机试图转向迎风时，会产生循环应力和振动。

垂直轴风力涡轮机 (VAWT)

在垂直轴类型的风力涡轮机中，转子旋转垂直安装的轴。这种设计对风向的敏感度较低，这使其非常适合风向经常变化的农场。换句话说，无论风向如何，叶片仍然会移动并旋转轴以产生动力。

垂直轴类型的风力涡轮机的发电机靠近地面。因此，减轻了转子上的额外重量，并降低了设计的复杂性。与水平轴风力涡轮机相比，这也使维护更容易。尽管如此，由于转子上的大量空气阻力，垂直轴风力涡轮机的效率低于 HAWT。另一个因素是功率输出较少，因为风速及其在远离地面的流动比地面更高且更平稳。

基于阻力的涡轮机或 savonius 涡轮机 – 它们通常具有带有实心叶片的转子，这些叶片围绕垂直轴旋转。

基于升降机的或 Darrieus 涡轮机 – 有一个高大的垂直翼型，虽然有些看起来有打蛋器的形状。风尖塔是一种基于升力的涡轮机，尽管它仍在进行独立测试。

垂直轴风力涡轮机 (VAWT) 的优缺点

优点：

以下是垂直轴风力发电机的优点。

• 任何风向均可发电。
• 不需要坚固的支撑塔，因为它的大部分组件都放置在地面上。
• 与水平轴风力涡轮机相比，生产成本低。
• 消除了偏航驱动和俯仰机构，因为涡轮机不需要风向。
• 易于安装
• 维护成本低
• 易于从一个地方运输到另一个地方。
• 适用于极端天气条件的地区。
• 它们安装在市区。
• 由于叶片以相对较低的速度移动，因此对人类和鸟类的风险较低。

缺点：

• 效率很低，因为一次只能工作一个刀片。
• 需要初始推动才能启动，这样刀片才能开始旋转。
• 垂直轴风力涡轮机的效率非常低，因为叶片旋转时会产生额外的阻力。
• 振动相对较高，因为靠近地面的气流会产生湍流。
• 这种振动会增加轴承磨损，从而可能导致维护成本增加。
• VAWT 会产生噪音污染。

结论

不同类型的风力涡轮机适合一个或多个原因。水平轴类型因其有效性而被普遍使用，而垂直轴风力涡轮机因其便携性而可用于任何地理区域。这就是本文的全部内容，风力涡轮机的类型及其优缺点。

我希望你从这篇文章中得到了很多，如果是的话，请与其他学生分享。谢谢阅读。下次见！