風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理
現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用空氣動力學(xué)原理，就像飛機(jī)的機(jī)翼一樣。風(fēng)并非"推"動葉輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令葉輪旋轉(zhuǎn)并不斷橫切風(fēng)流。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪并不能提取風(fēng)的所有功率。根據(jù) Betz 定律，理論上風(fēng)電機(jī)能夠提取的最大功率，是風(fēng)的功率的 59.6%。大多數(shù)風(fēng)電機(jī)只能提取風(fēng)的功率的 40%或者更少。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包含三部分∶葉輪、機(jī)艙和塔架。大型與電網(wǎng)接駁的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最常見的結(jié)構(gòu)，是橫軸式三葉片葉輪，并安裝在直立管狀塔桿上。葉輪葉片由復(fù)合材料制造。不像小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，大型風(fēng)電機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動相當(dāng)慢。比較簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是采用固定速度的。通常采用兩個不同的速度-在弱風(fēng)下用低速和在強(qiáng)風(fēng)下用高速。這些定速風(fēng)電機(jī)的感應(yīng)式異步發(fā)電機(jī)能夠直接發(fā)產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的交流電。比較新型的設(shè)計一般是可變速的（比如 Vestas公司的 V52-850 千瓦風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘 14 轉(zhuǎn)到每分鐘 31.4 轉(zhuǎn)）。利用可變速操作，葉輪的空氣動力效率可以得到改善，從而提取更多的能量，而且在弱風(fēng)情況下噪音更低。因此，變速的風(fēng)電機(jī)設(shè)計比起定速風(fēng)電機(jī)，越來越受歡迎。機(jī)艙上安裝的感測器探測風(fēng)向，透過轉(zhuǎn)向機(jī)械裝置令機(jī)艙和葉輪自動轉(zhuǎn)向，面向來風(fēng)。葉輪的旋轉(zhuǎn)運動通過齒輪變速箱傳送到機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)（如果沒有齒輪變速箱則直接傳送到發(fā)電機(jī)）。在風(fēng)電工業(yè)中，配有變速箱的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是很普遍的。不過，為風(fēng)電機(jī)而設(shè)計的多極直接驅(qū)動式發(fā)電機(jī)，也有顯著的發(fā)展。設(shè)於塔底的變壓器（或者有些設(shè)於機(jī)艙內(nèi)）可提升發(fā)電機(jī)的電壓到配電網(wǎng)電壓（香港的情況為 11 千伏）。所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出是隨著風(fēng)力而變的。強(qiáng)風(fēng)下最常見的兩種限制功率輸出的方法（從而限制葉輪所承受壓力）是失速調(diào)節(jié)和斜角調(diào)節(jié)。使用失速調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)，超過額定風(fēng)速的強(qiáng)風(fēng)會導(dǎo)致通過葉片的氣流產(chǎn)生擾流，令葉輪失速。當(dāng)風(fēng)力過強(qiáng)時，葉片尾部制動裝置會動作，令葉輪剎車。使用斜角調(diào)節(jié)的風(fēng)電機(jī)，每片葉片能夠以縱向為軸而旋轉(zhuǎn)，葉片角度隨著風(fēng)速不同而轉(zhuǎn)變，從而改變?nèi)~輪的空氣動力性能。當(dāng)風(fēng)力過強(qiáng)時，葉片轉(zhuǎn)動至迎氣邊緣面向來風(fēng)，從而令葉輪剎車。葉片中嵌入了避雷條，當(dāng)葉片遭到雷擊時，可將閃電中的電流引導(dǎo)到地下去。