為什么常見(jiàn)的風(fēng)機只有3個(gè)葉片?
很多人問(wèn),為什么常見(jiàn)的風(fēng)機只有3個(gè)葉片呢?
那2個(gè)、4個(gè)、6個(gè)葉片的風(fēng)機,到底有沒(méi)有呢?答案當然是有的。
風(fēng)能作為能源已經(jīng)有數千年的歷史,在蒸汽機發(fā)明之前,風(fēng)能是重要的動(dòng)力來(lái)源,通過(guò)風(fēng)帆、風(fēng)車(chē)等形式借助風(fēng)能實(shí)現船舶航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面、鋸木等。鄭和和他龐大的風(fēng)帆船隊七下西洋,明代以后風(fēng)車(chē)廣泛應用在農田灌溉、排水等方面,都說(shuō)明了中國早就掌握了風(fēng)帆、風(fēng)車(chē)技術(shù)的制造和運用。
但我們最熟知的風(fēng)車(chē)還是來(lái)自發(fā)達國家荷蘭的大風(fēng)車(chē),這些大風(fēng)車(chē)利用風(fēng)能轉化為動(dòng)力起到排水、碾壓農作物、加工各種原材料等作用,也形成了荷蘭專(zhuān)屬的文化標志。
但無(wú)論是我們對荷蘭大風(fēng)車(chē)的印象,還是根據中國的史料記載,利用風(fēng)能的風(fēng)車(chē)可以是4個(gè)葉片、6個(gè)葉片甚至更多,為什么現代利用風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)機基本上都只有3個(gè)葉片呢?
我們知道設計制造和運行風(fēng)力發(fā)電機組,其目的是在同等風(fēng)資源條件下,以最小的投資獲取最大的收益,說(shuō)白了就是要盡可能降低風(fēng)機的成本、最大限度提高發(fā)電量。
因此我們要盡可能降低轉矩、提高葉尖速比,取得更大的風(fēng)能利用系數,獲取更大的發(fā)電量。
轉矩是隨著(zhù)葉片數量的增加而增加。在實(shí)際應用中,3個(gè)葉片與4個(gè)葉片或更多葉片相比,3個(gè)葉片的轉矩是最低的。葉片越少,轉速越高,葉尖速比就越高。
當然。但我們需要考慮的是:雖然使用2個(gè)葉片可以獲取最大的葉尖速比,但是發(fā)電效率卻下降了,因為使用2個(gè)葉片的轉矩較低,而在低風(fēng)速下,較低的轉矩達不到發(fā)電的轉速,就沒(méi)有功率輸出。
其次,葉片越少,額定轉速越高,轉速高到一定程度,葉尖的圓周線(xiàn)速度很大,引起風(fēng)阻也大,阻力矩限制了發(fā)電功率和轉速的進(jìn)一步提高。
另外,2個(gè)葉片的風(fēng)機又由于葉片間空隙大,所以捕風(fēng)效率不如3個(gè)葉片的風(fēng)機。為了提高捕風(fēng)效率,2個(gè)葉片風(fēng)機的轉子轉速通常比3個(gè)葉片高,也會(huì )使風(fēng)機噪音增大、視覺(jué)影響放大。
所以,使用3個(gè)葉片的風(fēng)機可以獲得最佳葉尖速比,進(jìn)而實(shí)現最大限度的能量獲取,實(shí)現最大發(fā)電效率,同時(shí)具有好平衡、低成本的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的驗證,3個(gè)葉片的風(fēng)機便成了如今最普遍的風(fēng)機形式。