機(jī)艙:機(jī)艙包容著風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備,包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過風(fēng)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙前端是風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子,即轉(zhuǎn)子葉片和軸。
轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風(fēng),并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。在600千瓦級別的風(fēng)電機(jī)上,每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米;而在5兆瓦級別的風(fēng)電機(jī)上,葉片長度可以達(dá)到近60米。葉片的設(shè)計(jì)很類似飛機(jī)的機(jī)翼,制造材料卻大不相同,多采用纖維而不是輕型合金。大部分轉(zhuǎn)子葉片用玻璃纖維強(qiáng)化塑膠(GRP)制造。采用碳纖維或芳族聚醯胺作為強(qiáng)化材料是另外一種選擇,但這種葉片對大型風(fēng)電機(jī)是不經(jīng)濟(jì)的。木材、環(huán)氧木材、或環(huán)氧木纖維合成物目前還沒有在轉(zhuǎn)子葉片市場出現(xiàn),盡管目前在這一領(lǐng)域已經(jīng)有了發(fā)展。鋼及鋁合金分別存在重量及金屬疲勞等問題,目前只用在小型風(fēng)電機(jī)上。。實(shí)際上,轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)師通常將葉片最遠(yuǎn)端的部分的橫切面設(shè)計(jì)得類似于正統(tǒng)飛機(jī)的機(jī)翼。但是葉片內(nèi)端的厚輪廓,通常是專門為風(fēng)電機(jī)設(shè)計(jì)的。為轉(zhuǎn)子葉片選擇輪廓涉及很多折衷的方面,諸如可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)與延時(shí)特性。葉片的輪廓設(shè)計(jì),即使在表面有污垢時(shí),葉片也可以運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)電機(jī)的低速軸上。
低速軸:風(fēng)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風(fēng)電機(jī)上,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢,大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管,來激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。
齒輪箱:齒輪箱連接低速軸和高速軸的變速裝置,它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。
高速軸及其機(jī)械閘:高速軸以超過1500轉(zhuǎn)/分鐘運(yùn)轉(zhuǎn),并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘,用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí),或風(fēng)電機(jī)被維修時(shí)。
發(fā)電機(jī):風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)電機(jī)上的發(fā)電機(jī)與普通電網(wǎng)上的發(fā)電設(shè)備相比,有所不同:風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)需要在波動(dòng)的機(jī)械能條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。通常使用的風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī),最新的風(fēng)電機(jī)已經(jīng)開始使用永磁同步發(fā)電機(jī)。目前世界上單機(jī)最大電力輸出超過6000千瓦(德國enercon的E-112/114)。
偏航裝置:借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙,以使轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整風(fēng)向的最佳切入角度。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來探知風(fēng)向。通常,在風(fēng)改變其方向時(shí),風(fēng)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。值得注意的是,小功率級別的風(fēng)電機(jī)都是通過統(tǒng)一的偏航裝置調(diào)整所有葉片的角度,而最新的風(fēng)電機(jī)大都是每個(gè)葉片設(shè)置單獨(dú)的偏航系統(tǒng)。
電子控制器:一般都使用一臺(tái)或多臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的電腦,用于控制偏航裝置。一旦風(fēng)電機(jī)發(fā)生故障(即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱),該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),并通過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通知風(fēng)電機(jī)管理中心。
液壓系統(tǒng):用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。
冷卻系統(tǒng):發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要冷卻。在大部分風(fēng)電機(jī)上,發(fā)電機(jī)被放置在管內(nèi),并使用大型風(fēng)扇來空冷,除此之外還需要一個(gè)油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油;還有一部分制造商采用水冷。水冷發(fā)電機(jī)更加小巧,而且電效高,但這種方式需要在機(jī)艙內(nèi)設(shè)置散熱器,來消除液體冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。一些新型風(fēng)電機(jī)也采用水冷和風(fēng)冷并用系統(tǒng)(比如德國Multibrid的M5000)。
支撐塔:風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢,因?yàn)殡x地面越高,風(fēng)速越大。600千瓦風(fēng)電機(jī)的塔高為40至60米,5兆瓦級別的塔高則超過100米。根據(jù)底座的不同,支撐塔可以為管狀,也可以是格子狀。管狀的塔對于維修人員更為安全,因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它重量輕,技術(shù)相對成熟(與海上石油鉆井臺(tái)原理相同)。
底座:早期小功率的風(fēng)電機(jī)底座是包含在支撐塔內(nèi)的,隨著風(fēng)電機(jī)單機(jī)功率越來越大,支撐塔也越來越高,對支撐塔底部的力學(xué)要求也越來越多,越來越復(fù)雜,所以目前的技術(shù)發(fā)展趨勢是將底座從支撐塔中分離出來單獨(dú)制造。目前現(xiàn)有的底座結(jié)構(gòu)包括直桿式、三腳架和格狀底座。
風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo):用于測量風(fēng)速及風(fēng)向。
輸出電壓:小型風(fēng)電機(jī)(100-150千瓦)通常產(chǎn)生690伏特的三相交流電。然后電流通過風(fēng)電機(jī)旁的變壓器(或在塔內(nèi)),電壓被提高至一萬至三萬伏,這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。大的制造商可以提供50赫茲風(fēng)電機(jī)類型(用于世界大部分的電網(wǎng)),或60赫茲類型(用于美國電網(wǎng))。
發(fā)電機(jī)電網(wǎng)的設(shè)計(jì):風(fēng)電機(jī)可以使用同步或異步發(fā)電機(jī),并直接或非直接地將發(fā)電機(jī)連接在電網(wǎng)上。直接電網(wǎng)連接指的是將發(fā)電機(jī)直接連接在交流電網(wǎng)上。非直接電網(wǎng)連接指的是,風(fēng)電機(jī)的電流通過一系列電力設(shè)備,經(jīng)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)匹配。采用異步發(fā)電機(jī),這個(gè)調(diào)節(jié)過程自動(dòng)完成。
除了上述零部件之外,現(xiàn)代最新的風(fēng)電機(jī)都帶有十分復(fù)雜的控制系統(tǒng),拆裝維護(hù)都需要專門的公司來進(jìn)行。