3.4　风轮机迎风技术

3.4.1　风轮机风向跟踪原理

风轮机的出力与风速立方成正比，转速与风速一次方成正比。因此，风速变化将引起出力和转速的变化（图3-7）。

图3-7　风轮机风速-转速曲线

风速的大小、方向随时间总是在不断变化，为保证风轮机稳定工作，必须有一个装置跟踪风向变化，使风轮随风向变化自动相应转动，保持风轮与风向始终垂直。这种装置就是风轮机迎风装置，见图3-8。

图3-8　风轮机尾舵迎风装置

3.4.2　风轮机风向跟踪方法

风轮机迎风装置有两种方法：尾舵法和舵轮法，图3-8所示的是尾舵法。风向变化时，机身上受三个扭力矩作用，机头转动的摩擦力矩M_f，斜向风作用于装轴上的扭力矩M_W，尾舵轮扭力矩M_t。M_f与机头质量、支持轴承有关，M_W决定于风斜角δ、距离l，尾舵力矩由下式近似计算

　　 （3-4） 　　

式中，C_R为尾舵升力、阻力合力系数（）由试验曲线查得；A_t为尾舵面积；u为风轮的圆周速率，m/s；K为风速损失系数，约为0.75；L为尾舵距离，m。

机头转动条件　　M_t=M_f+M_W　　（3-5）

　　 尾舵面积 　　 　　 （3-6）

按式（3-6）设计的尾舵面积就可以保证风轮机桨叶永远对准风向。

用自动测风装置测定风向，按风向偏差信号控制同步电动机转动风轮，也可以保证风轮机桨叶永远对准风向。