風力發電機的運作原理及效能優化
利用風力發電產生電力通常被視為高效且非常環保的方式。風力發電機不斷地進行改進，並且因其不同的建造方式和運作原理而有所區別。對於陸地和近海（離岸）發電的風力發電機，常見的是帶有一個內含水平安裝齒輪箱的機艙的塔。然而，也有帶有垂直軸的風力發電機，這些通常是所謂的小型風力發電機，不太高，效能較大型風力發電機低。儘管如此，它們在一些自然（保護）區域中仍然有其合理性，例如在幾乎沒有基礎設施但需要為停車機器提供電力的地方。
為什麼高風力發電機更有效？
儘管設計不同，所有風力發電機都遵循相同的原則：當風推動渦輪機的葉片時，風的動能轉換為機械能。葉片和發電機位於機艙內，機艙可移動地固定在塔上，以保持其隨風轉動，使葉片能夠受風驅動。風力發電機的支撐元件——塔提供必要的高度，因為這裡風吹得更加均勻，大型葉片能夠更多地“收割”風，進而影響風力發電機的效能。此外，塔將由葉片運動和風向跟踪引起的靜態和動態負載傳遞給基礎。
哪些部件影響風力發電機的效能？
葉片是風力發電機最重要的部件之一，其氣動形狀和位置影響發電機的效能，有助於從風中提取盡可能多的能量，推動渦輪機運轉。然後，通過軸和齒輪箱將這種運動轉換為旋轉。齒輪箱用於將低速軸上的速度提高到高速軸。高速軸然後驅動發電機。發電機將旋轉運動轉換為電能，然後輸送到電網中。在風力發電機中可以使用不同類型的發電機，例如同步發電機或非同步發電機。這些發電機以不同的速度和輸出運作，根據風力發電廠的要求和可用風能進行選擇。
哪些部件調整風速以實現風力發電機的最佳能源產量？
現代風力發電機通常配備控制系統和感測器。這些感測器一方面測量風速並相應地調整發電機的輸出，另一方面優化葉片的轉速和位置，以確保最大的能源效益。所謂的調距系統自動調整葉片，以根據風速的變化調節渦輪機的輸出，並使其適應不同的氣象條件。在極端天氣條件下，如颶風強風，葉片可以通過渦輪機制動停止，並完全關閉風力發電機。
透過設計、部件和環境條件的相互作用，有可能高效地產生能源。imc Test & Measurement 提供相應的硬體和軟體測量解決方案，用於測試和優化風力發電機，確認其符合標準的安全性和環境兼容性。
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原文來自:https://www.imc-tm.com/news-events/news/how-do-wind-turbines-work