调速器和限速装置的作用是：在不同风速下风力机转速维持恒定，或不超过设计的最高转速值，从而保证风力机在额定功率及其以下运行；特别是当风速过高时，调速器可限制功率输出，减少叶片上的载荷，保证风力机的安全性。
调速器和限速装置分为三类：偏航式、气动阻力式和变桨距式。
（1）偏航式调速。该调速方法主要应用于定桨距的小型风力机。当遇到超过设计风速的较强空气流时，为了避免风轮超速而损坏风轮叶片，可采用使整个风轮水平旋转的方法，使风轮偏离风向，减少风轮有效扫风面积，保护风轮不被损坏，结构如图4-22所示。这种装置的关键是把风力机轴设计成偏离轴心一定水平或者垂直距离，从而产生一定的偏心距。相对的一侧安装一副弹簧，一端系在与风轮成一体的偏转体上，另一端固定在基座底盘或尾杆。预调弹簧力，使其在设计风速内，风轮偏转力矩大于弹簧力矩，使得风轮向偏心距一侧水平或垂直旋转，直到风轮受的力矩与弹簧力矩相平衡。在遇到极强风时，可使风轮转到与风向相平行，以达到风轮停转的效果。
（2）气动阻力式调速装置。该装置与叶片的短臂铰接连接，短臂与轮毂相对固定，但在其长度上有一定的自由度，结构如图4-23所示。在正常情况下，减速板为弧形，依靠弹簧保持在风轮轴同心的位置；当风轮超速后，减速板因两头厚薄和质量的差异，而引起所受的离心力不同。当对铰接轴的力矩大于弹簧张力力矩，从而绕轴转动形成扰流器，增加风轮阻力，起到减速作用。风速降低后，其又回到最初位置。
图4-22 偏航式风轮
这类圆弧板气动阻力调速装置一般应用于定桨距的小型风力机。对于大型的定桨距风力机，利用空气动力制动的叶尖可调的叶片，也就是将叶片叶尖设计成可绕径向轴转动的活动结构。正常运行时，叶片两部分展向方向和拍向方向一致。当风轮超速时，叶尖绕轴转60°或者90°，从而加大了攻角，气动阻力急剧增加，对风轮起到制动作用。
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图4-23 圆弧板气动阻尼器
图4-24 叶尖可调的叶片
（3）叶尖变桨距方式。采用变桨距可以控制转速，此外还可减少转子和传动系统中各部件的压力，并允许风力机在很大的风速下运行，因而应用较为广泛，如图4-24所示。在中小型风力机中，采用离心调速方式比较普遍，此调速装置的结构如图4-25所示。利用桨叶或安装在风轮上的配重所受的离心力来控制桨叶的桨距角。风轮转速增加时，配重飞球的离心力增大，叶片安装角随之增大，叶片的升力系数下降，从而使风轮转速下降至原来的值；反之亦然。若飞球-连杆质量、弹簧安放位置及其刚度设计得当，在设计的风速变化范围内，风轮转速可基本保持恒定。对一般中小型风力机而言，此类调速器有时可能产生小幅度的转速波动。
在大型风力机中，常采用电子控制的液压机构来实现叶片的桨距调节。例如，美国MOD20型风力机利用两个装在轮毂上的液压调节器来控制转动主齿轮，带动叶片根部的斜齿轮来进行桨距角调节。美国MOD21型风力机则采用液压调节器推动连接叶片根部的连杆来转动叶片。这种叶片桨距角控制还可改善风力机的气动性能，可以进行风力机并网前的速度调节、按发电机额定功率来限制转子气动功率以及事故安全停车等。
图4-25 配置飞球调速器的变桨距叶片
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