为了更有效的利用风能,所有水平轴风机都必须能够根据风向来进行调整。风向和主轴之间的夹角越大,损失的风能就越大。
在风速较大的情况下,这种损失可以被用来调解风机的功率。但这种办法一般只应用在小型风机上。
风向标/ 风玫瑰
偏航系统最早出现在18世纪中期,它的应用在很大程度上减轻了磨坊工人的工作。在此之前,工人必须根据风向手动调整磨坊的风车。通过安装风向标或者风玫瑰,风车可以借助风力自动调整。风车与风向标(风玫瑰)之间通过传动装置连接,传动系数最大可以达到4000。一些旧式的小型风力发电机组中依然使用风向标进行偏航。
被动系统
还有一种方法可以使风电机根据风向自行调整,就是所谓的被动系统:对于背风型风机来说,叶轮可以在风的作用下自动偏航;对于迎风型风机来说,通过作用在风信旗上的力使风机自动偏航。
这种被动系统只能应用在非常小的机型上(叶轮直径不超过15米/ 额定功率不超过30千瓦)。
偏航马达
所有现代风机都安装主动偏航系统,通过偏航马达来调整叶轮的方向。偏航通过液压马达或电动马达来实现,而风向则使用传感器来测量。
风机最多可以配备8个变速马达,马达的启动时机、运行时间、旋转方向通过侧风传感器和相应软件来控制。
如果机舱不被固定住,在风向或风速不稳定时,它可能会因为作用在偏航齿轮的力而前后晃动,从而大大降低使用寿命,所以要在塔筒上安装制动装置,只有在进行偏航时才解开刹车。
绕缆和解缆
风机有时候会出现朝同一方向旋转几圈的情况。为了使风机内部的电缆和控制信号缆线不会过分扭曲,风机在同一方向上旋转不应该超过2.5圈。风机的控制系统会监视机舱的位置,在必要情况下,主动控制机舱反转(解缆)。这种情况多数出现在弱风或者无风的时候,人们经常会看到风电机像旋转木马一样转来转去。