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為什么風電發(fā)電機只有三個葉片?

風能作為清潔的可再生新能源,是近年來受到熱捧的能源。當你游走在風機附近,欣賞著藍天白云下風葉悠悠轉(zhuǎn)動的景象時,是否也會好奇地想,為什么風機是3片葉子而不是5片葉子或更多葉子?

風能作為清潔的可再生新能源,是近年來受到熱捧的能源。當你游走在風機附近,欣賞著藍天白云下風葉悠悠轉(zhuǎn)動的景象時,是否也會好奇地想,為什么風機是3片葉子而不是5片葉子或更多葉子?

3片葉子是便于平衡

 

那么,風力發(fā)電機3片葉子和5片葉子有什么區(qū)別?

簡單的說,3片葉子是便于平衡,葉片數(shù)目太多了平衡起來很困難,而且造價高。

在額定風速下,發(fā)電功率與風輪掃掠面積成正比,即200個葉片的風輪與1個葉片的風輪都可以產(chǎn)生同樣的功率。

隨著葉片數(shù)量的增加,風能利用的系數(shù)也在增加


從上圖看可以看出隨著葉片數(shù)量的增加,風能利用的系數(shù)也在增加,但是在從3葉到4葉到5葉的過程中,風能利用系數(shù)增加的幅度,相比于1葉到2葉到3葉的增加的幅度要小很多,從成本角度講,得不償失。

那么,風力發(fā)電機的葉片數(shù)目越少越好嗎?

首先,多葉片的優(yōu)勢在于較大的力矩轉(zhuǎn)化率,但從能量轉(zhuǎn)化率來講,4葉和5葉的效率卻低于3葉風機。

多葉片的優(yōu)勢在于較大的力矩轉(zhuǎn)化率 

主要原因在于多葉風機由于阻力較大,造成了相當部分干擾葉片旋轉(zhuǎn)的擾流,從而降低了能量的轉(zhuǎn)化率。

所以選擇3葉比4葉或者5葉好的多。(嗯,電風扇也是這個道理);其次,葉片數(shù)目太少了又會影響發(fā)電效率。

實際上,目前歐洲有種專利,2片葉子,豎直安放,效率可以提高一倍!不過呢,2葉片的輪轂結(jié)構(gòu)特殊,有蹺蹺板結(jié)構(gòu),疲勞問題也比3葉片厲害。

歐洲專利,2片葉子,豎直安放,效率可以提高一倍


而且,葉片越少,額定轉(zhuǎn)速越高,轉(zhuǎn)速高到一定程度,葉尖的圓周線速度很大,引起風阻也大,阻力矩限制了發(fā)電功率和轉(zhuǎn)速的進一步提高。所以,葉片太少也不好,三葉片主要是好平衡,而且成本低,經(jīng)長時間驗證,成了今天普遍的風機形式。