风机发电机叶片为什么是三片大叶片

 生活杂谈     |      2020-03-26 17:06

现代风力机的最普遍叶片数量是三片,如图所示

这是设计过程中通过各种方面的参数相妥协而得出结果,这些方面包括但不仅限于:

空气动力学、能量转换效率、制造以及维护成本、系统可靠性、噪音、美观等等

 

从技术参数上简单的分析,较多的叶片数会导致:

1、平衡困难

2、造价高

3、阻力较大

4、带来更高的制造成本,维修也更加复杂困难

5、造成了相当部分干扰叶片旋转的扰流,从而降低了能量的转化率

 

风力发电机期望叶片能保持一个稳定的较高转速(超过最高转速会停止工作以防损坏),这样位于叶片中心(杆塔顶部)的发电机的体积不需要制造得很大就可以满足电网频率的要求。

 

其实风力发电机还有两个扇叶的,但是通常在高度越高的地方风速越大。由于风力发电机的杆塔很高,叶片也很长(40m-60m). 旋转到高处的叶片和旋转到低处的叶片所承受的风速有明显的差距。如果发电机仅两片叶片,那么当叶片旋转到一个位于高处,一个位于低处时,他们的受力明显会不够均匀,进而可能导致扇叶折断。

 

因此,我们需要设计更加坚强稳固的杆塔来托起发电机和叶片。而三片叶片的发电机则能在一定程度上缓解这种不平衡,保持风力发电机的平稳运行。平稳意味着较小的噪音和较低的磨损,从而节省维修费用。

 

总而言之,三叶片主要是平衡性好、成本低。而且是经过长时间的验证,才成了今天普遍使用的风机形式的。