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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
网友投稿 2022-12-13 00:00:00 互联网
◎ 题目
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P
0
=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P
m
；
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P
m
成正比．某风力发电机的风速v
1
9m/s时能够输出电功率P
1
=540kW．我国某地区风速不低于v
2
=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．
◎ 答案
（1）导线上损失的功率为P=I
2
R
=
P
0
U
2
R=(
300×
10
3
10×
10
3
)
2
×10W=9kW
损失的功率与输送功率的比值
P
P
0
=
9×
10
3
300×
10
3
=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=πr
2
风能的最大功率可表示为 P
风
=
1
2
(ptS)
v
2
=
1
2
ptπ
t
2
v
2
=
1
2
πp
r
2
v
3
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P
2
=
v
2
v
1
?
P
1
=
(
6
9
)
3
×540
kW=160 kW
最小年发电量约为W=P
2
t=160×5000 kW?h=8×10
5
kW?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P
m
；为
1
2
πp
r
2
v
2
，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8×10
5
kW?h．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“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…”主要考查了你对 【电功】，【电功率】，【能量守恒定律、第一类永动机】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/421811.html
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