风能的利用

制造风能机械，利用风力发电是风能利用的两项主要内容。风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。如图1－4所示，风力发动机由5部分组成：

　　（1）风轮。风轮由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。

　　（2）机头。机头是支承风轮轴和上部构件（如发电机和齿轮变速器等）的支座，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。

　　（3）机尾。机尾装于机头之后，它的作用是保证在风向变化时，使风轮正对风向。

　　（4）回转体。回转体位于机头底盘和塔架之间，在机尾力矩的作用下转动。

　　（5）塔架。塔架是支撑风力发动机本体的构架，它把风力发动机架设在不受周围障碍物影响的高空中。

　　根据风轮叶片的数目，风力发动机分为少叶式和多叶式两种。少叶式有2～4个叶片，具有转速高，单位功率的平均质量小，结构紧凑的优点；常用在年平均风速较高的地区。是目前主要用作风力发电机的原动机。其缺点是启动较为困难。多叶式一般有4～24个叶片，常用于年平均风速低于3～4米／秒的地区；具有易启动的优点，因此利用率较高。由于转速低，多用于直接驱动农牧业机械。

　　风力发动机的风轮与纸风车转动原理一样，但是，风轮叶片具有比较合理的形状。为了减小阻力，其断面呈流线型。前缘有很好的圆角，尾部有相当尖锐的后缘，表面光滑，风吹来时能产生向上的合力，驱动风轮很快地转动。对于功率较大的风力发动机，风轮的转速是很低的，而与之联合工作的机械，转速要求较高，因此必须设置变速箱，把风轮转速提高到工作机械的工作转速。风力发动机只有当风垂直地吹向风轮转动面时，才能发出最大功率来，由于风向多变，因此还要有一种装置，使之在风向变化时，保证风轮跟着转动，自动对淮风向，这就是机尾的作用。风力发动机是多种工作机械的原动机。利用它带动水泵和水车，就是风力提水机；带动碾米机，就是风力碾米机；此类机械统称为风能的直接利用装置。带动发电机的就叫风力发电机。它们均由两大部分组成，一部分是风力发动机本体和附件，是把风能转化为机械能的装置；另一部分是电气部分，包括发电机及电气装置，把机械能转化为电能，并可靠地提供给用户。小风力发电机的容量不大，功率一般从几瓦到几千瓦，大都具有结构简单，搬运方便的优点。按风力发动机与发电机的连接方式分，有变速连接的和直接连接的两种。

　　在风能的利用中，蓄能是一个重要的问题。特别是对于风力发电，在很大程度上，其生命力由蓄能装置（如蓄电池）的可靠程度来决定。有了蓄能装置，在有风的时候，把多余的能量储存起来；在无风时，输出应用。各种蓄能方式的研究是风能利用的一个急待解决的重要任务。