風力發電機為什麼都轉得這麼慢，這樣能發上電嗎？

風能屬於一種可再生清潔能源，隨著人類對能源需求的不斷增大，人類逐漸開始加大對風能的利用，在廣闊的草原中，山坡上甚至是海面上，經常能夠見到風力發電機的身影，但我們看見那些旋轉的發電機可能都會有這樣的疑問，風力發電機的葉片為什麼都轉的這麼慢，這樣能發上電嘛？

之所以風力發電機的轉速調整至我們所見到的那樣，其實是綜合了很多因素進行考慮的。

風力發電機葉片質量較大，轉動起來比較費力

很多人以為風力發電機就像是一個小小的風車，沒有多大，特別是我們從遠處看見一大片的風力發電機時，更是有這種感覺，但事實並不是這樣，風力發電機完全可以稱得上是“龐然大物”，風力發電機的一個葉片就長達60米，要知道一架中型客機的翼展也就30米左右，普通的大型客機翼展才能勉強達到60米，如此巨大的葉片雖然使用的是高強度低密度的材料，但質量也不會太小，通常有十幾噸重，而三個這麼大質量的葉片要轉起來自然就顯得有點費勁了。

看到可能就有人會這麼想了，既然這麼大的風機轉起來困難，為什麼不做小一點呢？這就與發電機的迎風面積有關了，當葉片太小，迎風面積自然也小，透過葉片的風變少了，那麼單個發電機發出的電也會變少，那麼如果透過增加發電機數量可以彌補嗎？實際上數量增加的同時也增加了建造成本，總體來看，如果發出一樣的電，小葉片發電機的成本反而更高。但風機也不能做的太大，一方面受到材料的限制，另一方面安裝也會更加困難，綜合以後，於是有了我們現在所用大小的風機。

轉速越大並不代表發電越多

風力發電機的葉片轉動時，會帶動內部一個巨大的齒輪一起轉動，而大齒輪帶動小齒輪時，轉動速度也會發生明顯的變化，這個結構用一個我們最熟悉的方式表達，就相當於一個變速箱。我們看見的葉片轉動速度很慢，但風機內部其實透過變速箱帶動著發電機在高速旋轉。

當然，風力發電機發電的功率不僅和轉速有關，還與扭矩有關，功率=扭矩×轉速×K，k為常數，當轉速較小時，透過增加扭矩，同樣可以增加輸出功率，因此，為了延長風力發電機的耐久性，通常不會讓葉片的轉動速度過快，由於風力發電機的葉片巨大，高速轉動產生的離心力也是很大的，長期的高強度離心運動也會損害葉片的壽命，嚴重的話可能會直接被破壞。所以風力發電機在遇到強風的時候，反而會開啟保護模式進行停機，中止發電，以保護風機。

轉速太快也會影響發電效率

實際上風機的葉片在轉動時，也會阻礙風的運動，轉速越大，阻礙作用越強，當達到某一個值時，那麼風能的利用率也會開始降低。為了便於大家理解，我們可以想象兩個極端的例子，假如風機的轉速接近於無限大的時候，葉片的轉動就相當於直接形成了一塊密封的板子，擋住了風的流動，這個時候風都得繞道而行，那麼自然就沒有很好的利用好這些風能，這個時候風能的利用率相當於是零。另一種情況就是風機轉速直接為零，這個時候，風能也完全沒有被利用，而在轉速為零與轉速無限大的區間，存在一個風能利用率最高的轉速，這個轉速與很多因素有關，這裡就不過多的展開討論了，結果就是我們所看見的風機轉速與理論上的最佳轉速相差不大，透過調整至最佳轉速，這個時候的風能利用率也是最高的。

總結

所以，風力發電機看起來慢悠悠，實際機身內部正在進行著高效率的發電。看似簡單的風機發電機，實際上在設計之初就考慮了各種因素對風機發電效率的影響，簡單的現象背後擁有著複雜、嚴密的科學道理。