作业帮 > 物理 > 作业

(2008•北京)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/05 09:27:20
(2008•北京)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等.如图所示.
(1)利用总电阻R=10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能.输送功率P0=300 kW,输电电压U=10 kW,求异线上损失的功率与输送功率的比值;
(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为p,气流速度为v,风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm
在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施.
(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比.某风力发电机的风速v1=9m/s时能够输出电功率P1=540kW.我国某地区风速不低于v2=6m/s的时间每年约为5000小时,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时.
(1)导线上损失的功率为P=I2R=
P0
U2R=(
300×103
10×103)2×10W=9kW
损失的功率与输送功率的比值
P
P0=
9×103
300×103=0.03
(2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大.
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为pvS,S=πr2
风能的最大功率可表示为  P=
1
2(ptS)v2=
1
2ptπt2v2=
1
2πpr2v3
采取措施合理,如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等.
(3)按题意,风力发电机的输出功率为P2=
v2
v1•P1=(
6
9)3×540kW=160 kW
最小年发电量约为W=P2t=160×5000 kW•h=8×105kW•h
答:(1)导线上损失的功率为9kW,输送功率的比值为0.03;
(2)单位时间内流向风轮机的最大风能Pm
1
2πpr2v3,在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,可采取的措施如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等.
(3)这台风力发电机在该地区的最小年发电量是8×105kW•h.