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很多人在坐高铁出行的时候，望着窗外田野上大片的风车缓缓转动，心中都会产生疑惑：这些巨大的风车转速那么慢，真的能够产生大量的电力吗？为什么每一个风车上的叶片都是3根呢？ 风力发电机是如何发电的风能是一种清洁能源，而且它可再生，可以说取之不尽用之不竭。古人早在2000多年前就学会了利用风车来提水灌溉、碾磨谷物。进入工业文明以后，对于风能这种开发利用率极低的资源，人们更感兴趣的是如何利用风能来发电。
曾有人估算过，地球上可用来发电的风力资源大概有100亿千瓦，几乎是全世界水力发电量的10倍。全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供的能量的三分之一。因此，各国利用风力发电的尝试，早在二十世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。 到了七十年代，第一次石油危机爆发，导致各国能源供应紧张，人们开始意识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，所以寻求清洁的可再生能源成为近几十年来的一个重要课题。风能作为可再生无污染的清洁能源又重新引起了人们的重视。
风能转化为电能主要依靠风力发电机来实现。风力发电机体型巨大，1500KW的风力发电机风轮直径达77米，塔高65米；2500KW的风力发电机风轮直径达90米，塔高100米。世界上最大的风力发电机位于丹麦，这台风力发电机高达220米（加上叶片长度），上面安装有3个巨型叶片，每个叶片长达80米，比波音747还要长。这个巨无霸也是世界上最强劲的风力发电机，正常情况下，它在一天之内能发电26万度，足够满足上万个家庭每天的用电需求。 风力发电机一般由机头、转体、尾翼和叶片组成。机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。叶片用来接受风力并通过机头转化为电能。转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能。尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能。
简单来讲，风力发电机的工作原理就是风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。从广义上来说，风能也是太阳能，因为它本质上是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。 风力发电机虽然看上去很笨拙、结构很简单，但实际上它是一个有着一定科技含量的机组系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。由于风力发电机的风量不稳定，所以它只能输出13～25V的交流电，必须经过充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成220V的交流电，才能保证其稳定运行。 风力发电机转速慢，为何还能大量发电呢我们从远处看巨大的风力发电机，会发现它的叶片转速非常缓慢，有时候我们不禁要问：风力发电机的叶片转速那么慢，它真的能大量发电吗？ 一般情况下，风力发电机的叶片转速大概在每分钟19到30转，风力越大，转速就越快。不过，当风力达到一定的强度时，风力发电机就会对叶片进行限速，使其最快不超过每分钟30转。如果不加以限速，巨大的叶片在快速转动下会产生非常大的离心力，从而导致风力发电机的机身不稳，甚至垮塌。这对于造价动辄几百万元的风力发电机来说，将是巨大的财产损失。
外面的叶片虽然转速缓慢，但是每个风力发电机的内部都装有一台增速机，它能够带动发电机的齿轮快速转动，使其转速扩大50倍左右。这样一来，风力发电机外面的叶片每分钟转30转，其内部的发电机齿轮每分钟就能转1500转，从而能够大量发电。 需要说明的是，风力发电机叶片的转速虽然缓慢，但是其叶片尖部的线速度却可以达到40米/秒到108米/秒，转换成时速就是144公里/小时到388.8公里/小时。 风力发电机的叶片为什么都是3根对于风力发电机，还有一点可能会令不少人感到好奇：为什么大家看到的风力发电机的叶片都是3根呢？
如果仅从效率方面考虑，1根叶片其实是最好的选择。风力发电机的发电功率和叶片的数量没有关系，在恒定的风速下，其发电功率仅和叶片扫过的面积成正比。不过，在同样的风速下，单叶风力发电机会发出巨大的噪音，而两根叶片则会产生陀螺效应，使风力发电机产生剧烈的震颤。不仅如此，单叶和双叶还会加剧风力发电机组件的磨损。
那么，风力发电机的叶片是不是越多越好呢？显然也不是。一根几十米长的叶片，单价高达几十上百万元，叶片的数量越多，成本也就越高。另外，风力发电机的叶片越多，就意味着使叶片转动起来所需的能量也就越大。 事实上，3根叶片能够最大限度地保持风力发电机的平衡，也是最经济的一种选择。 |
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