Question

刘爽对风力发电进行研究，了解到当风速在v₂和v₄之间，风车可以带动发电机发电，某段时间内甲、乙、丙、丁四个风力发电站风速与时间关系如图所示．

（1）根据图象请判断该段时间内哪个风力发电站效能最大？
（2）如图所示为风力发电机的控制电路，只有发电机与风车离合器有电流通过时，风车才能带动发电机发电，当风速分别为v₁、v₂、v₃、v₄时，档风板带动金属滑片P分别和下金属导轨及AE滑道上的A、B、C、D点接触，
①判断AE滑道哪段导电并简单说明理由？
②完成下列控制电路图．

（3）丙发电站有N台风车，每台风车车叶转动时可形成半径为r的圆面，当风速在v₂和v₄之间时，风车每平方米叶片在t时间内接收到的风能为w，如果风车能将10%的风能转变为电能，求：
①每台发电机平均功率p；
②发电站在0～t₄时间内总发电量W．

Answer

（1）根据发电条件，分析图象然后答题．
（2）当电路闭合时，离合器有电流流过，根据发电条件分析图示然后答题、连接电路图．
（3）求出风车的面积，求出风车获得的风能，然后求出风车的发电功率与发电量．
【解析】
（1）由各图象可知，丙图象中风速在v2和v4之间时间最长，则丙的风力发电站效能最大．
（2）①风速在v2和v4之间发电，当风速分别为v2、v4时，P分别B、D点接触，此时发电，因此BD间导电．
②把电源、离合器、滑动变阻器、导轨组成串联电路，电路图如图所示．
（3）①风车车叶转动时圆面的面积S=πr2，每台发电机平均功率P===；
②由图丙可知，发电时间为t=t4-t1，发电站在0～t4时间内总发电量W=NPt=；
答：（1）丙风力发电站效能最大．
（2）①AE滑道BD导电，因为在此段由电流流过离合器．
②电路图如图所示．
（3）①每台发电机平均功率为；
②发电站在0～t4时间内总发电量为．