風力發電機

功 率 = 1/2 X 空 氣 密 度 X 面 積 X ( 速 度 )^3
於 上 述 公 式 中 可 以 看 出 ， 風 的 功 率 與 速 度 的 三 次 方 ﹝ 立 方 ﹞ 成 正 比 ， 並 與 風 輪 掃 掠 面 積 成 正 比 。 不 過 實 際 上 ， 風 輪 只 能 提 取 風 的 能 量 中 的 一 部 分 ， 而 非 全 部 。

風 力 發 電 機 的 工 作 原 理

現 代 風 力 發 電 機 採 用 空 氣 動 力 學 原 理 ， 就 像 飛 機 的 機 翼 一 樣 。 風 並 非 " 推 " 動 風 輪 葉 片 ， 而 是 吹 過 葉 片 形 成 葉 片 正 反 面 的 壓 差 ， 這 種 壓 差 會 產 生 昇 力 ， 令 風 輪 旋 轉 並 不 斷 橫 切 風 流 。

風 力 發 電 機 的 風 輪 並 不 能 提 取 風 的 所 有 功 率 。 根 據 Betz 定 律 ， 理 論 上 風 電 機 能 夠 提 取 的 最 大 功 率 ， 是 風 的 功 率 的 59.6% 。 大 多 數 風 電 機 只 能 提 取 風 的 功 率 的 40% 或 者 更 少 。

風 力 發 電 機 主 要 包 含 三 部 分 ： 風 輪 、 機 艙 和 塔 杆 。 大 型 與 電 網 接 駁 的 風 力 發 電 機 的 最 常 見 的 結 構 ， 是 橫 軸 式 三 葉 片 風 輪 ， 並 安 裝 在 直 立 管 狀 塔 杆 上 。

風 輪 葉 片 由 複 合 材 料 製 造 。 不 像 小 型 風 力 發 電 機 ， 大 型 風 電 機 的 風 輪 轉 動 相 當 慢 。 比 較 簡 單 的 風 力 發 電 機 是 採 用 固 定 速 度 的 。 通 常 採 用 兩 個 不 同 的 速 度 - 在 弱 風 下 用 低 速 和 在 強 風 下 用 高 速 。 這 些 定 速 風 電 機 的 感 應 式 異 步 發 電 機 能 夠 直 接 發 產 生 電 網 頻 率 的 交 流 電 。

比 較 新 型 的 設 計 一 般 是 可 變 速 的 （ 比 如 Vestas 公 司 的 V52-850 千 瓦 風 電 機 轉 速 為 每 分 鐘 14 轉 到 每 分 鐘 31.4 轉 ） 。 利 用 可 變 速 操 作 ， 風 輪 的 空 氣 動 力 效 率 可 以 得 到 改 善 ， 從 而 提 取 更 多 的 能 量 ， 而 且 在 弱 風 情 況 下 噪 音 更 低 。 因 此 ， 變 速 的 風 電 機 設 計 比 起 定 速 風 電 機 ， 越 來 越 受 歡 迎 。

機 艙 上 安 裝 的 感 測 器 探 測 風 向 ， 透 過 轉 向 機 械 裝 置 令 機 艙 和 風 輪 自 動 轉 向 ， 面 向 來 風 。

風 輪 的 旋 轉 運 動 通 過 齒 輪 變 速 箱 傳 送 到 機 艙 內 的 發 電 機 （ 如 果 沒 有 齒 輪 變 速 箱 則 直 接 傳 送 到 發 電 機 ） 。 在 風 電 工 業 中 ， 配 有 變 速 箱 的 風 力 發 電 機 是 很 普 遍 的 。 不 過 ， 為 風 電 機 而 設 計 的 多 極 直 接 驅 動 式 發 電 機 ， 也 有 顯 著 的 發 展 。

設 於 塔 底 的 變 壓 器 （ 或 者 有 些 設 於 機 艙 內 ） 可 提 升 發 電 機 的 電 壓 到 配 電 網 電 壓 （ 香 港 的 情 況 為 11 千 伏 ） 。

所 有 風 力 發 電 機 的 功 率 輸 出 是 隨 著 風 力 而 變 的 。 強 風 下 最 常 見 的 兩 種 限 制 功 率 輸 出 的 方 法 （ 從 而 限 制 風 輪 所 承 受 壓 力 ） 是 失 速 調 節 和 斜 角 調 節 。 使 用 失 速 調 節 的 風 電 機 ， 超 過 額 定 風 速 的 強 風 會 導 致 通 過 業 片 的 氣 流 產 生 擾 流 ， 令 風 輪 失 速 。 當 風 力 過 強 時 ， 業 片 尾 部 制 動 裝 置 會 動 作 ， 令 風 輪 剎 車 。 使 用 斜 角 調 節 的 風 電 機 ， 每 片 葉 片 能 夠 以 縱 向 為 軸 而 旋 轉 ， 葉 片 角 度 隨 著 風 速 不 同 而 轉 變 ， 從 而 改 變 風 輪 的 空 氣 動 力 性 能 。 當 風 力 過 強 時 ， 葉 片 轉 動 至 迎 氣 邊 緣 面 向 來 風 ， 從 而 令 風 輪 剎 車 。

葉 片 中 嵌 入 了 避 雷 條 ， 當 葉 片 遭 到 雷 擊 時 ， 可 將 閃 電 中 的 電 流 引 導 到 地 下 去 。

看看這集超級工程系列的介紹
http://www.youtube.com/watch?v=l12FHxxP7zo

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Schema_Windenergieanlage.png/375px-Schema_Windenergieanlage.png

2013-12-21 21:08:55 補充：
簡單版：買一個電風扇就成。

複雜版：



"麼打"一個

電線一圈

扇葉一組(可參考荷蘭風車，亦可以自行制作)

齒輪及幼金屬棍仔若干

底座一個(發泡膠或紙皮皆可)

支撐物若干(可用雪條棍)

燈泡一個



將扇葉裝在金屬棍仔，

金屬棍仔連接大齒輪，(這部份可多加齒輪及金屬棍仔改變動力方向並須加以固定)

大齒輪連接小齒輪，

小齒輪連接"麼打"，

麼打連接電線，

電線連接燈泡，

將扇葉固定在支持物上，

將所有物料放在基座上。