很多人在坐高鐵出行的時候，望著窗外田野上大片的風車緩緩轉動，心中都會產生疑惑：這些巨大的風車轉速那麼慢，真的能夠產生大量的電力嗎？為什麼每一個風車上的葉片都是3根呢？

風力發電機是如何發電的

風能是一種清潔能源，而且它可再生，可以說取之不盡用之不竭。古人早在2000多年前就學會了利用風車來提水灌溉、碾磨穀物。進入工業文明以後，對於風能這種開發利用率極低的資源，人們更感興趣的是如何利用風能來發電。

曾有人估算過，地球上可用來發電的風力資源大概有100億千瓦，幾乎是全世界水力發電量的10倍。全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內所提供的能量的三分之一。因此，各國利用風力發電的嘗試，早在二十世紀初就已經開始了。三十年代，丹麥、瑞典、蘇聯和美國應用航空工業的旋翼技術，成功地研製了一些小型風力發電裝置。

到了七十年代，第一次石油危機爆發，導致各國能源供應緊張，人們開始意識到常規礦物能源供應的不穩定性和有限性，所以尋求清潔的可再生能源成為近幾十年來的一個重要課題。風能作為可再生無污染的清潔能源又重新引起了人們的重視。

風能轉化為電能主要依靠風力發電機來實現。風力發電機體型巨大，1500KW的風力發電機風輪直徑達77米，塔高65米；2500KW的風力發電機風輪直徑達90米，塔高100米。世界上最大的風力發電機位于丹麥，這颱風力發電機高達220米（加上葉片長度），上面安裝有3個巨型葉片，每個葉片長達80米，比波音747還要長。這個巨無霸也是世界上最強勁的風力發電機，正常情況下，它在一天之內能發電26萬度，足夠滿足上萬個家庭每天的用電需求。

風力發電機一般由機頭、轉體、尾翼和葉片組成。機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。葉片用來接受風力並通過機頭轉化為電能。轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能。尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能。

簡單來講，風力發電機的工作原理就是風輪在風力的作用下旋轉，把風的動能轉變為風輪軸的機械能，發電機在風輪軸的帶動下旋轉發電。從廣義上來說，風能也是太陽能，因為它本質上是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的熱能利用發電機。

風力發電機雖然看上去很笨拙、結構很簡單，但實際上它是一個有著一定科技含量的機組系統：風力發電機+充電器+數字逆變器。由於風力發電機的風量不穩定，所以它只能輸出13～25V的交流電，必須經過充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。然後用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉變成220V的交流電，才能保證其穩定運行。

風力發電機轉速慢，為何還能大量發電呢

我們從遠處看巨大的風力發電機，會發現它的葉片轉速非常緩慢，有時候我們不禁要問：風力發電機的葉片轉速那麼慢，它真的能大量發電嗎？

一般情況下，風力發電機的葉片轉速大概在每分鐘19到30轉，風力越大，轉速就越快。不過，當風力達到一定的強度時，風力發電機就會對葉片進行限速，使其最快不超過每分鐘30轉。如果不加以限速，巨大的葉片在快速轉動下會產生非常大的離心力，從而導致風力發電機的機身不穩，甚至垮塌。這對於造價動輒幾百萬元的風力發電機來說，將是巨大的財產損失。

外面的葉片雖然轉速緩慢，但是每個風力發電機的內部都裝有一台增速機，它能夠帶動發電機的齒輪快速轉動，使其轉速擴大50倍左右。這樣一來，風力發電機外面的葉片每分鐘轉30轉，其內部的發電機齒輪每分鐘就能轉1500轉，從而能夠大量發電。

需要說明的是，風力發電機葉片的轉速雖然緩慢，但是其葉片尖部的線速度卻可以達到40米/秒到108米/秒，轉換成時速就是144公里/小時到388.8公里/小時。

風力發電機的葉片為什麼都是3根

對於風力發電機，還有一點可能會令不少人感到好奇：為什麼大家看到的風力發電機的葉片都是3根呢？

如果僅從效率方面考慮，1根葉片其實是最好的選擇。風力發電機的發電功率和葉片的數量沒有關係，在恆定的風速下，其發電功率僅和葉片掃過的面積成正比。不過，在同樣的風速下，單葉風力發電機會發出巨大的噪音，而兩根葉片則會產生陀螺效應，使風力發電機產生劇烈的震顫。不僅如此，單葉和雙葉還會加劇風力發電機組件的磨損。

那麼，風力發電機的葉片是不是越多越好呢？顯然也不是。一根幾十米長的葉片，單價高達幾十上百萬元，葉片的數量越多，成本也就越高。另外，風力發電機的葉片越多，就意味著使葉片轉動起來所需的能量也就越大。

事實上，3根葉片能夠最大限度地保持風力發電機的平衡，也是最經濟的一種選擇。