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节距角与额定转速的设定对功率输出的影响

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定桨距风力发电机组的桨叶节距角和转速都是固定不变的，这一限制，使得风力发电机组的功率曲线上只有一点具有最大功率系数，这一点对应于某一个叶尖速比。当风速变化时，功率系数也随之改变。而要在变化的风速下保持最大功率系数，必须保持转速与风速之比不变，也就是说，风力发电机组的转速要能够跟随风速的变化。对同样直径的风轮驱动的风力发电机组，其发电机额定转速可以有很大变化，而额定转速较低的发电机在低风速时具有较高的功率系数；额定转速较高的发电机在高风速时具有较高的功率系数，这就是我们采用双速发电机的根据。需说明的是额定转速并不是按在额定风速时具有最大的功率系数设定的。因为风力发电机组与一般发电机组不一样，它并不是经常运行在额定风速点上，并且功率与风速的3次方成正比，只要风速超过额定风速，功率就会显著上升，这对于定桨距风力发电机组来说是根本无法控制的。事实上，定桨距风力发电机组早在风速达到额定值以前就已开始失速了，到额定点时的功率系数已相当小，如图3—5所示。（图片）另一方面，改变桨叶节距角的设定，也显著影响额定功率的输出。根据定桨距风力机的特点，应当尽量提高低风速时的功率系数和考虑高风速时的失速性能。为此我们需要了解桨叶节距角的改变究竟如何影响风力机的功率输出。图3—6是一组200kW风力发电机组的功率曲线。（图片）无论从实际测量还是理论计算所得的功率曲线都可以说明，定桨距风力发电机组在额定风速以下运行时，在低风速区，不同的节距角所对应的功率曲线几乎是重合的。但在高风速区，节距角的变化，对其最大输出功率（额定功率点）的影响是十分明显的。事实上，调整桨叶的节距角，只是改变了桨叶对气流的失速点。根据试验结果，节距角越小，气流对桨叶的失速点越高，其最大输出功率也越高。这就是定桨距风力机可以在不同的空气密度下调整桨叶安装角的根据。同的空气密度下调整桨叶安装角的根据。 1/10/2005


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