Здавалося б просте запитання. Більшість відповість "Бери 3 лопаті і не парся", а на питання "Чому так?", Все ті ж дадуть відповідь, мовляв великі вітряки з трьома лопатями не дурні ж люди роблять.
А давайте докладніше розберемося з цим питанням.
Основна робота вітряка відбувається за рахунок гальмування потоку повітря, чим більше площа вітроколеса (більше кількість лопатей), тим сильніше гальмування потоку. "Еврика", скрикнути деякі, беремо багато лопатей і зупиняємо вітер. Саме так і роблять в пустельних районах США і Австралії. Там використовують багатолопатеву (близько 24 лопатей) вітряки для підйому води.
Для вітро- електрогенераторів такі вітряки не підходять в силу того, що у них низька швидкохідність яка коливається близько 1.
Швидкохідність - ветрогенетатора, це відношення окружної швидкості кінця лопаті () до швидкості набігаючого потоку повітря ():
Ефект тихохідності відбувається через те, що на певній швидкості вітру лопаті як би заважають одна одній за рахунок своєї турбулентності, змінюючи напрямок потоку повітря. І при певних оборотах такий вітряк сам себе гальмує. Звідси бачимо, що багато лопатевий вітряк не дає більших обертів, тому такі вітряки і використовують там де не потрібна велика швидкість.
У свою чергу мало лопатеві вітряки мають велику швидкохідність, що досягає 12 одиниць у однолопастних вітроустановок.
Звичайно швидкохідність залежить не тільки від кількості лопатей але і від профілю лопаті і від її виконання. Так, наприклад, повнопрофільна лопать, виконана без вад, має більший коефіцієнт швидкохідності, ніж полупрофільна, або лопать з шорсткою поверхнею.
Так чому б не використати для ВЕУ однолопастний вітряки? Тут вступає в гру ще один з параметрів під назвоюГіроскопічний момент гвинта.
Вітер не постійна величина не тільки по своїй швидкості а й напрямку, в наслідок чого ВЕУ практично завжди працює в динамічному режимі постійно змінюючи свій напрямок. В цей час гвинт обертається, а як відомо, що будь-яке швидко обертається тіло прагне, як дзига, зберегти напрямок своєї осі обертання незмінним і, протидіє будь-якої спробі відхилити цю вісь. Якщо силою змусити кінець осі відхилитися в будь-який бік, то вона буде чинити опір, і її кінець буде йти в напрямку, перпендикулярному зробленому впливу. Це і називається гіроскопічним моментом, його величина залежить від маси, діаметра і оборотів гвинта. Нагадаю, маса лопатей теж росте з ростом оборотів за рахунок центростремительной сили.
А так як потужність гвинта мало залежить від швидкохідності, то вибирають таку конфігурацію лопатей, при якій гироскопический зараз не на стільки великий, і обороти, при цьому не на стільки малі.
Таки компромісом для ВЕУ і є трьох лопатеві ветроколесо. Коефіцієнт швидкохідності якого, в середньому, близько 6 - 7 одиниць.