1、設風速為V;

2、設風力發(fā)電機風葉有效線速度為ωr，ω為風機角速度，r為風葉有效半徑;

3、風葉受到風的推力F;

4、則風葉吸收的風能功率為P=Fωr;

5、風葉受到風的推力F是風機風葉有效線速度為ωr的函數(shù)：

1)當風葉有效線速度為ωr=0，風葉受到風的推力F最大;

2)當風葉有效線速度與風速為V相等同步，即ωr=V，風葉受到風的推力F最小為零;

3)風葉受到風的推力F，是風葉線速度與風速V的相對速度(V-ωr)的函數(shù)：

A、設F∝V-ωr;

B、設F=1/2×ρS(V-ωr)^2;

6、風葉吸收的風能功率為P=Fωr，風的推力F一定，ωr越大，風能吸收功率P越大;

7、所以風葉吸收的風能功率P=Fωr，隨著ωr增大，F(xiàn)下降，風葉吸收風能的功率P≤(F+ωr)/2;

8、所以風葉吸收風能的功率P最大值Pm時的線速度ωr：

A、F=ωr，V-ωr=ωr，ωr=V/2;

B、F=ωr，1/2×ρS(V-ωr)^2=ωr，ωr=(V+1/ρS) - √V/2ρs+(1/2ρs)^2;

9、也就是說，風力發(fā)電時，風葉有效線速度是風速V的1/2，或者風葉線速度是(V+1/ρS) - √V/2ρs+(1/2ρs)^2

10、上述結論是個理論數(shù)值范圍。

我想說明幾個問題：

1、風力發(fā)電機的風葉上線速度大于風速的部分，不吸收風能;

2、如果風力速度小，風力發(fā)電機的轉速要調低，風力速度大，風力發(fā)電機的轉速要調高，它們之間應該有一個確定的關系，在同樣的風速下，通過調節(jié)發(fā)電機的運行轉速，可以獲得最大風能功率;

3、風力發(fā)電機，要求其轉速跟隨風力速度能實現(xiàn)最佳調速，而且輸出得電壓、頻率卻要恒定;

4、作為發(fā)電機的同步機，缺點是速度恒定;

5、作為發(fā)電的異步電機，轉速可以再一定范圍內變化，但是速度變化有限;

6、用繞線式異步發(fā)電機，轉速調節(jié)范圍可以增大很多;

7、在風速變化強烈的環(huán)境下，依靠發(fā)電機自身的速度調節(jié)范圍有限，必須通過傳動比調速;

8、風力發(fā)電機，可以增大極數(shù)，降低發(fā)電機的轉速;

9、發(fā)電機的轉速調節(jié)是一個方面，楓葉的設計更是個有技術有理論的問題;

10、在風葉上，不同轉動半徑的部位線速度不同，有一個最佳吸收風能的部位半徑，風速不同最佳部位半徑不同，所以風能的利用率不僅是電機轉速的跟隨調速問題，也與風葉的設計有很大關系;