为什么三叶风力发电机最常见?
在世界各地的风电场中,整齐地排列着一排排的风机。有趣的是,在高高的风机塔架上,大都是三个叶片的风轮在缓慢地转动着。为什么风轮上只装三个叶片?如果多装几个叶片,不是可以让风轮转得快一些,发电效率更高一些吗?
其实不然!风力发电机叶片的形状设计和叶片数经过了复杂的理论计算和风洞实验等过程才得以确定。结果证明,一般情况下,风轮的叶片越少,叶片的旋转速度越高;叶片越多,风轮的转速反而越低。因此,三叶片以下的风轮通常被认为是高速风轮,而多于三叶片的风轮为低速风轮。
为什么叶片越少,风轮的转速反而越快呢?
风轮转速的快慢比较,首先要确定一个前提,即叶轮的自重问题,在同样风力条件下,相对较轻的叶轮必然转得快,而较重的叶轮当然就转得慢了。所以,如果叶轮的自重相同,不管用几个叶片,叶片的总面积是相同的。因此,对于自重相同的叶轮来说,叶片较少,就可以把叶片做得较长,转动时叶片划出的圆面积(受风的总面识)就较大,所以转速快,发电效率也较高;相反,如果用较多的叶片,在叶片总面积不变的前提下,叶片只能做得较短,叶片转动时受风的总面积就较小,转速反而较慢,发电效率也就较低了。
与两叶风轮相比,三叶风轮运转时的平衡性更好;与多叶风轮相比,三叶风轮往往又有轮叶自重较轻、叶片长度较长的优势。总之,在风轮叶片的选择中,三叶风轮具有较好的综合性能,风能利用率较高。