风机的叶尖速比

风机的叶尖速比

叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。它等于叶片顶端的速度（圆周速度）除以风接触叶片之前很远距离上的速度；叶片越长，或者叶片转速越快，同风速下的叶尖速比就越大。

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根据叶尖速比的不同，我们可以把风电机分成两类：慢速比风电机和快速比风电机：

慢速比:

慢速比风电机的速度比最大为2.5 。所有以阻力原理作用的风电机的叶尖速比都小于1，属于慢速比风电机。

以浮力原理作用的风电机，如果其叶尖速比在1到2.5之间，也被称为慢速比风电机。Westernmills和某些风力泵的叶尖速比大概是1，而Bock风车以及荷兰风车的叶尖速比大概是2。

快速比:

快速比风电机是指按照浮力原理作用的风电机，并且其叶尖速比在2.5到15之间。几乎所有的现代风电机（叶片数一到三）都属于此类。

叶尖速比对风电机的建造结构和形状有很大的影响，比如：

叶片转速： 如果叶片长度一定，那么叶尖速比越大，叶片的转速也就越快。只有一个叶片的风电机，其叶尖速比很高，旋转速度也要比三叶片的风电机快的多。 需要注意的是，风力泵的叶尖速比虽然属于慢速比机械，但旋转速度一般都很快。原因是其转动直径很小，最终圆周速度相对低很多，所以属于慢速比机械。

叶片数： Westernmills的叶尖速比比较低（大约为1），所以需要更多的叶片来遮挡风，一般有20到30个叶片；荷兰风车的速度比大约为2，一般有4个叶片。现代三叶片风电机的叶尖速比大约为6，而一个叶片的风电机，其叶尖速比大概为12。

叶片切面： 快速比风机的叶片一般都设计的细长而薄，其原因就是叶片切割风的时候，与风的相对速度十分高。（站长注：这段我看不懂，只是照原文翻译。）

风机的转化效率系数： 快速比风机由于产生的涡流损失要比慢速比风机低很多，所以其作用系数要明显比慢速比的风机高。一般慢速比风机的转化效率系数cP在0.3到0.35之间，而快速比的风机能够达到0.45到0.55。

本节翻译：xieyaqian 附原文参考：

Die Schnelllaufzahl einer Windkraftanlage ist ein sehr wichtiges Merkmal um die Maschine zu charakterisieren.

Die Schnelllaufzahl ist gleich die Blattspitzengeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) geteilt durch die Windgeschwindigkeit (weit vor dem Rotor).

Je länger die Blätter und je schneller die Rotordrehzahl, desto größer die Schnelllaufzahl bei gleicher Windgeschwindigkeit.

Wir klassifizieren die Windkraftanlagen in zwei Gruppen: Langsamläufer und Schnellläufer:

Langsamläufer:

Langsamläufer haben ein Auslegungsschnelllaufzahl von maximal 2,5.

Alle Widerstandsläufer haben eine Schnelllaufzahl niedriger als 1 und sind Langsamläufer.

Auftriebsläufer mit einer Schnelllaufzahl von 1 bis 2,5 sind auch Langsamläufer. In dieser Kategorie finden wir die Westernmills und Windpumpen mit einer Schnelllaufzahl von ca. 1; Bockwindmühle und Holländerwindmühle mit einer Schnelllaufzahl von 2.

Schnellläufer:

Schnellläufer sind Auftriebsläufer mit einer Schnelllaufzahl von 2,5 bis 15. In dieser Kategorie finden wir alle Strom erzeugende Windkraftanlagen mit einem bis drei Rotorblätter.

Die Schnelllaufzahl beeinflusst stark die Bauart und Bauform einer Windkraftanlage, wie zum Beispiel:

die Rotordrehzahl: für eine bestimmte Blattlänge, je größer die Schnelllaufzahl ist, desto schneller die Rotordrehzahl. Einblatt-Anlagen, mit einer sehr hohen Schnelllaufzahl, laufen viel schneller als eine Dreiblattanlage. Anzumerken ist, dass Windpumpen meistens Langsamläufer sind, sich allerdings ziemlich schnell drehen. Da der Rotordurchmesser relativ klein und die Umlaufgeschwindigkeit relativ niedrig ist, sind auch sie Langsamläufer. der Anzahl der Rotorblätter: Westernmills benötigen wegen ihrer niedrigen Schnelllaufzahl (ca. 1) eine hohe Flächenbelegung der Rotorkreisfläche, und sind mit 20 bis 30 Blättern gebaut. Hollandmühlen mit einer Schnelllaufzahl von 2 haben nur 4 Blätter. Stromerzeugende Windkraftanlagen mit drei Blätter haben ein Schnelllaufzahl von ca. 6, bis auf Einblatt-Maschinen, die eine Schnelllaufzahl von 12 haben. (Siehe auch: Anzahl der Blättern)

das Blattprofil: Schnellläuferblätter sind schlank und dünn, weil die relative Luftgeschwindigkeit an den Blättern sehr hoch ist (Siehe auch Blattprofil).

der Leistungsbeiwert cP der Maschine: die Schnellläufer haben deutlich bessere Wirkungsgrade als ein Langsamläufer wegen niedrigerer Drallverluste. Der maximale Leitungsbeiwert cP,max beträgt für einen Langsamläufer ca. 0,3 bis 0,35 und für einen Schnellläufer ca. 0,45 bis 0,55.