小型風力發電機組風輪側偏調速的原理新解

　　當外界風速由V1 提高為V2 時，風輪軸線將會逆時針偏轉一個γ 角。此時，一方面因風輪掃掠面積F 在垂直于風向上減小為F·COSγ，其輸出功率相應地下降為COSγ 倍，轉速不會發生波動，所以風輪葉片半徑R 處的切向相對氣流速度仍為W1R，而合成氣流速度變為W2，其入流角變為Φ2，由圖可知，Φ2>Φ1，而槳角θ 不變，所以氣流的攻角α2>α1，在α2>αn（臨界攻角）后，翼型表面的層流受到干擾由序流變為紋流，形成小的渦流，致使氣流阻力增大，升力下降，氣動效率明顯下降，這就是翼型的失速效應。此時，風輪效率導致其功率明顯下降而起到調節作用。
　　由圖可知：風輪側偏的角度γ 越大，其掃風掠面積在風向上的投影越小，采集能量也就越小；另一方面，因γ 角的增大使氣流入流角隨之增大，所以攻角α 越發增大，風輪的失速效應越加明顯，效率進一步下降。此時兩種調節功能互相疊加，調節效果更加明顯，從而使風輪轉速限定在允許的范圍內而不會發生“飛車”損壞。只要將有關的結構參數，如風輪軸線與回轉軸的偏心距e，尾舵重力距Mg 以及尾舵銷軸的傾斜角β 選擇恰當，這種風輪側偏式調整速方式還是相當可靠的。這也是過去幾十年中被小風電機組廣泛采用的主要原因。

　　但是，這種調速方式也有其不可避免地缺陷。即對葉片的激振效應。由圖可知，在風輪側偏運行工況下，由于風輪旋轉平面與風向之間存在著側偏角γ，使得風輪葉片在旋轉一周的過程中，其上每個葉素承受的風速是變化的，從而使葉片受到的氣動壓力是瞬時變化的，這種瞬時變化著的氣動載荷就是使葉征發生振動的激振源，它將使葉片產生變頻振動。當某一頻率與塔架系統或尾舵系統的固有自振頻率相近時就產生系統
　　瞬時共振。這就是側偏或調速。風力發電機在側偏運行工況下，容易發生不同程度地振動（抖動）的原因，這也是側偏調整速方式不可避免的缺陷。