叶片可倾斜的垂直轴风力机
Blades can be tilted vertical axis wind turbine

在前面课件中介绍了利用改变叶片桨距角进行调速的垂直轴风力机,本课件介绍改变叶片倾斜角度进行调速的垂直轴风力机。图1是这种风力机的风轮。

叶片可倾斜的垂直轴风力机风轮

图1--叶片可倾斜的垂直轴风力机风轮
与普通H型风力机不同的是,叶片分为上下两节,上叶片与下叶片通过一个铰链安装在风轮的横梁上。两叶片可以向风轮中间倾斜,见图2。

垂直轴风力机叶片可倾斜

图2--垂直轴风力机叶片可倾斜

在风速低于额定风速时,也就是正常风速时叶片是直立状态,见图1,与普通H型垂直轴风力机运行状态相同。

叶片倾斜后,减小了叶片的等效长度与风轮的等效半径,减小了风轮的扫风面积。在超过额定风速时倾斜叶片可以起到限制风轮转速增加。在图3中显示了风轮在烈风时的状态。在遇到超强台风时可将叶片放平,起到保护作用。

烈风时的叶片状态

图3--烈风时的叶片状态
图4是这整个风力机的外观图。

叶片可倾斜的垂直轴风力机

图4--叶片可倾斜的垂直轴风力机
在下面一段动画清楚的表示了风速超过额定风速时叶片通过倾斜维持风轮转速的过程。动画格式: .mp4,分辨率:800x600。
叶片可倾斜风力机调节转速的动画

叶片倾斜通过铰链内的驱动机构进行,也可以采用拉绳或连杆来操纵(图中未表示)。

还有一种方案是整根叶片倾斜,叶片中部通过铰链安装在风轮横梁上,见图5。在正常风速运行时叶片是直立状态。

可倾斜直叶片的垂直轴风力机

图5--可倾斜直叶片的垂直轴风力机
在超过额定风速时倾斜叶片可以减小叶片的等效长度,起到限制风轮转速增加的作用,见图6。

垂直轴风力机的直叶片已倾斜

图6--垂直轴风力机的直叶片已倾斜
在这种风力机中采用拉绳来控制叶片倾斜角度,拉绳由弹力装置拉住叶片,正常风速时叶片被拉绳拉住保持直立状态;在超过额定风速时叶片受到的离心力超过弹力装置弹力时叶片就向外倾斜,转动越快,倾斜角度越大,这就是自动限制风轮转速增加的原理。这种方式简单易行,在一些中小型垂直轴风力机中有应用。
 
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