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v19m/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=
2R=(P0 U
)2×10W=9kW300×103 10×103
损失的功率与输送功率的比值
=P P0
=0.039×103 300×103
（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风=
(ptS)v2=1 2
ptπt2v2=1 2
πpr2v31 2
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=
?P1=(v2 v1
)3×540kW=160 kW6 9
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；为
πpr2v2，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．1 2
（3）这台风力发电机在该地区的最小年发电量是8×105kW?h．
）