風力發(fā)電機的工作原理
現(xiàn)代風力發(fā)電機采用空氣動力學原理，就像飛機的機翼一樣。風并非"推"動葉輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令葉輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風流。風力發(fā)電機的葉輪并不能提取風的所有功率。根據(jù) Betz 定律，理論上風電機能夠提取的最大功率，是風的功率的 59.6%。大多數(shù)風電機只能提取風的功率的 40%或者更少。風力發(fā)電機主要包含三部分∶葉輪、機艙和塔架。大型與電網(wǎng)接駁的風力發(fā)電機的最常見的結(jié)構(gòu)，是橫軸式三葉片葉輪，并安裝在直立管狀塔桿上。葉輪葉片由復合材料制造。不像小型風力發(fā)電機，大型風電機的葉輪轉(zhuǎn)動相當慢。比較簡單的風力發(fā)電機是采用固定速度的。通常采用兩個不同的速度-在弱風下用低速和在強風下用高速。這些定速風電機的感應(yīng)式異步發(fā)電機能夠直接發(fā)產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的交流電。比較新型的設(shè)計一般是可變速的（比如 Vestas公司的 V52-850 千瓦風電機轉(zhuǎn)速為每分鐘 14 轉(zhuǎn)到每分鐘 31.4 轉(zhuǎn)）。利用可變速操作，葉輪的空氣動力效率可以得到改善，從而提取更多的能量，而且在弱風情況下噪音更低。因此，變速的風電機設(shè)計比起定速風電機，越來越受歡迎。機艙上安裝的感測器探測風向，透過轉(zhuǎn)向機械裝置令機艙和葉輪自動轉(zhuǎn)向，面向來風。葉輪的旋轉(zhuǎn)運動通過齒輪變速箱傳送到機艙內(nèi)的發(fā)電機（如果沒有齒輪變速箱則直接傳送到發(fā)電機）。在風電工業(yè)中，配有變速箱的風力發(fā)電機是很普遍的。不過，為風電機而設(shè)計的多極直接驅(qū)動式發(fā)電機，也有顯著的發(fā)展。設(shè)於塔底的變壓器（或者有些設(shè)於機艙內(nèi)）可提升發(fā)電機的電壓到配電網(wǎng)電壓（香港的情況為 11 千伏）。所有風力發(fā)電機的功率輸出是隨著風力而變的。強風下最常見的兩種限制功率輸出的方法（從而限制葉輪所承受壓力）是失速調(diào)節(jié)和斜角調(diào)節(jié)。使用失速調(diào)節(jié)的風電機，超過額定風速的強風會導致通過葉片的氣流產(chǎn)生擾流，令葉輪失速。當風力過強時，葉片尾部制動裝置會動作，令葉輪剎車。使用斜角調(diào)節(jié)的風電機，每片葉片能夠以縱向為軸而旋轉(zhuǎn)，葉片角度隨著風速不同而轉(zhuǎn)變，從而改變?nèi)~輪的空氣動力性能。當風力過強時，葉片轉(zhuǎn)動至迎氣邊緣面向來風，從而令葉輪剎車。葉片中嵌入了避雷條，當葉片遭到雷擊時，可將閃電中的電流引導到地下去。