训练剖析.ppt

风力发电 ——风速，螺旋桨转速，发电机感应电动势之间的关系 物理1301 仇月 指导老师 李俊来 研究背景 风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大。全球的风能约为2.7×10 8万千瓦，其中可利用的风能为2×10 6万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量要大10倍。随着全球经济的发展，对能源的需求日益增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐。 大力发展风电等新能源是我国的重大战略决策，也是我国经济社会可持续发展的客观要求。发展风电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响。近几年，随着我国的风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展。 据2011年4月《国家电网公司促进风电发展白皮书》。截至2010年底，全国风电并网容量2956万千瓦，“十一五”期间年均增速接近100%。2010年，全国风电机组平均利用小时数2097小时。蒙东、蒙西、吉林、黑龙江风电发电量占全社会用电量的比例分别达到21.1%、8.7%、5.6%、4.6%，风电利用已达到较高水平。预计到2015年，我国风电规模将超过9000万千瓦，2020年将达到1.5亿千瓦以上。 与其它能源相比，风力，风向随时都在变动中。为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在风叶翼型设计，风力发电机的选型研制，风力发电机组的控制方式，并网发电的安全性等方面，都进行了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础。 风电的飞速发展提供大量的就业与个人发展机会，普及风电知识，在高等院校培养相关专门人才已成当务之急。 实验内容 实验原理 在本实验仪器中，由于风速与风源电机转速一一对应，出厂前已通过风扇转速对风速进行校正。本实验测风速的原理：通过风扇转速转换成风速显示在风速表上。 校正公式： V表=aV真+b V真—真风速 b-风速启动初速的常数 a=tan(α)-校正常数，决定于风表的构造尺寸 V表-风表的指示风速 实验内容和步骤 1.使扭曲型可变浆距3叶螺旋桨处于最佳浆距角（风叶离指示圆点最近的刻度线对准风叶座上的刻度线），风叶凹面朝向风扇，将风轮安装在发电机轴上（紧固螺钉是反螺纹，紧固与松开的旋转方向与普通螺纹相反）。 2.断开负载，此时电压表测量的是开路电压，即发电机输出的电动势。 3.调节调压器使得风速从3.0m/s开始以0.5m/s的间隔来调节风扇转速，调节稳定后记录在不同风速下螺旋桨转速及发电机感应电动势， 实验数据记录 实验处理与分析 .以风速做横坐标，转速做纵坐标作图，分析两者之间的关系。 转速与风速呈线性关系，旋转式风速计是根据这个原理制成的。找出风速与转速之间的具体线性关系， 测量风杯或螺旋桨的转速，转化为风速显示。 实验处理与分析 以转速做横坐标，感应电动势做纵坐标作图，分析两者之间的关系。 发电机感应电动势与转速成正比，符合电磁感应定理。本实验中螺旋桨叶片以垂直于磁感线的方向在磁场中运动，在同时垂直于磁场和运动方向的两端产生的电动势，称为动生电动势。 本实验得到的实验结果发动机电动势与转速v成正比符合电磁感应定理：动生电动势E=BLv 误差分析 1.电流表，电压表，实验仪器的系统误差不可避免。 2.风电场运行状态，天气因素（如温度，湿度，气压），外界的电磁场，仪器间的摩擦力等会影响实验的测量准确度。 3.人为读数的偶然误差。 实验注意事项 1.实验前确认各表头已连接电源线，观察表头上有无示数即可。 2.风扇刚开始启动时转的很缓慢，此时应缓慢增大调压器电压，若突然增大调压器电压，风扇会迅速增大转速。 3.若螺旋桨已经开始转动，而转速表显示转速为0，应检查转速与发电机塔的连接是否正确。 4.螺旋桨旋转时不得将手伸入保护罩内。 5.不得向风罩内放东西，以免实验时一起仪器受损。 6.电子负载刚上电时电流为0，要让电子负载工作，须先逆时针调节电子负载至电流不为零。 7.不要将风速调的过大，避免引起共振。 实验结论应用前景 1.转速与风速呈线性关系，可以探究出具体线性关系，从而把测量风速转化为测量螺旋桨的转速。 2.可以用来验证电磁感应定理 3.结论可以用于生活中风速的测量，矿洞的风速的测量。 * * * * * 表1 风速，螺旋桨转速，发电机感应电动势之间的关系 风速m/s 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 转速r/s 44 39 34 29 2