自制小型風力發(fā)電機

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教你如何自制風力發(fā)電機 風力發(fā)電機原理 風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。把風能轉(zhuǎn)變?yōu)?電能 是風能利用中最基本的一種方式。風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。 把風能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L能利用中最基本的一種方式。風力發(fā)電機一般有風輪、 發(fā)電機（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件 組成。 風力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風輪在風力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪軸的機械能。發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 風輪是集風裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪旋轉(zhuǎn)的機械能。一般風力發(fā)電機的風輪由 2 個或 3 個葉片構(gòu)成。在風力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有 3 種，即直流發(fā)電機、同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。 風力發(fā)電機中調(diào)向器的功能是使風力發(fā)電機的風輪隨時都迎著風向，從而能最大限度地獲取風能。一般風力發(fā)電機幾乎全部 是利用尾翼來控制風輪的迎風方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。 限速安全機構(gòu)是用來保證風力發(fā)電機運行安全的。限速安全機構(gòu)的設(shè)置可以使風力發(fā)電機風輪的轉(zhuǎn)速在一定的風速范圍內(nèi)保持基本不變。 塔架是風力發(fā)電機的支撐機構(gòu)，稍大的風力發(fā)電機塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風力機的輸出 功率 與風速的大小有關(guān)。由于自然界的風速是極不穩(wěn)定 的，風力發(fā)電機的輸出功率也極不穩(wěn)定。風力發(fā)電機發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲存起來。目前風力發(fā)電機用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。 風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。 風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。 風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含 量的 小系統(tǒng)：風力發(fā)電機＋充電器＋數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn) 為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn) 生電能。 風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是 13～ 25V 變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變 電源 ，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流 220V 市電，才能保證穩(wěn)定使用。 通常人們認為，風力發(fā)電的功率完全由風力發(fā)電機的功率決定，總想選購大一點的風力發(fā)電機，而這是不正確的。目前的風力發(fā)電機只是給電瓶充電，而由電 瓶把電 能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風力發(fā)電機會 比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發(fā)電，持續(xù)不 斷的小風，會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能，也就是說 一臺 200W 風力發(fā)電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得 500W 甚至 1000W 乃至更大的功率出。 使用風力發(fā)電機，就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用的標準市電，其節(jié)約的程度是明顯的，一個家庭一年的用電只需 20 元電瓶液的代價。而現(xiàn)在的風 力發(fā)電機比幾年前的性能有很大改進，以前只是在少數(shù)邊遠地區(qū)使用，風力發(fā)電機接一個15W 的燈泡直接用電，一明一暗并會經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進步，采用先進的充電器、逆變器， 風力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)，并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個常年不花錢的路燈；高速公 路可用它做夜晚的路標燈；山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習；城市小高層樓頂也可用風力電機，這不但節(jié)約而且是真正 綠色電源 。家庭用風力發(fā)電機，不但可以防 止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學校、部隊乃至落后的山區(qū)，風力發(fā)電機正在成為 人們的采購熱點。 無線 電愛好者可用自己的技術(shù)在風力發(fā)電 方面為山區(qū)人民服務，使人們看電視及照明用電與城市同步，也能使自己勞動致富。 簡單來說：風力發(fā)電原理是把風的動能轉(zhuǎn)換為風輪軸的機械能轉(zhuǎn)換為電能到化學能最后到電能！ 發(fā)電機還是有三種：直流發(fā)電機，同步 /異步交流發(fā)電機！ 第一種 方法 最近在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一個 燒友自己自制了個風力發(fā)電機，很有借 鑒意義，現(xiàn)在就跟著他一步一步來 首先，購買一個功率 200w，額定轉(zhuǎn)速為 400右的發(fā)電機 然后就是制造葉片了，這位達人用的是這種黑色的 道，在國內(nèi)好像白色的比較普遍，現(xiàn)在下水管都是這種材料的。切割之后適當打磨光滑。 找一個類似下圖的金屬圓盤，用來連接發(fā)電機和葉片，也就是發(fā)電機中的輪轂。 在葉片和金屬盤上打孔，注意打孔的時候最好配打。 給輪轂找一個輪轂罩，這樣能防止螺絲風吹日曬，同時也能起到導流的作用 做一個放發(fā)電機的支架，木頭的就行了，然后用鐵絲或者鐵片將發(fā)電機固定 做一個連接桿，最好這個地方能裝一個軸承（原作者沒有裝） 用水管做一個塔架，塔架底部如下所示，連發(fā)電機的電線正好能從這個洞穿出來。 連接塔架和發(fā)電機，用斜拉鋼索固定 做一個控制器和整流器，這樣就能充電或者直接連電器了，電路原理圖如下 第二種 方法 風力發(fā)電機所需器材和原料 : 1 主體木板 2 片 2 太陽能專用馬達 (轉(zhuǎn)軸 上附齒輪 ) 組 3 大齒輪 1 個 4 小齒輪 1 個 5 方形木塊 2 個 6 三孔木塊 1 個 7 長形木塊 1 個 8 金屬棍 1 支 9 綠色 (3V) 1 個 10 泡棉雙面膠 1 片 11 螺絲釘 (212 支 12 珍珠板 (30 * 30 1 片 13 砂紙 1 張 14 保麗龍膠 1 罐 15 透明膠帶 1 卷 16 美工刀 1 把 17 螺絲起子 1 支 18 圓規(guī) 1 支 19 量角器 1 個 20 小膠帶 1 卷 圖 1 簡易風力發(fā)電機制作部分器材，阿拉伯數(shù)字為器材表內(nèi)的編號。 【步驟】 一、風車主體組裝 推至距一端約 1 公分，如圖 2。 裝置的方形木塊貼齊主體木板縫隙的邊緣，使用螺絲釘固定，如圖 3。 ※ 簡易風力發(fā)電機制作注意事項：鎖緊螺絲釘時，應避免用力過大，導致木塊及主體木板破裂。 將步驟 2 完成的裝置放在主體木板上。 其對準主體木板上的孔洞 ;調(diào)整大齒輪位置，使其位于縫隙正中間，并與縫隙平行 ;最后使用螺絲釘固定方形木塊，如圖 4。 的主體木板下端，如圖 5。 主體木板上的凹槽，調(diào)整馬達主軸上齒輪與大齒輪的咬合位置，使其能順利轉(zhuǎn)動，如圖 5。 合的齒輪轉(zhuǎn)動困難，則剪下一小段砂紙，磨擦主體木板的凹槽底部，直至馬達位于最佳位置，如圖 6 調(diào)整好后，取出馬達備用。 自制風力發(fā)電機 固定在三孔木塊上方孔洞，如圖 7。兩支腳分別插入在下方的小孔 (長腳是正極、短腳是負極 )，使兩只腳都能伸出孔洞 之外，如圖 8。 內(nèi)部的金屬線露出約 2 公分，如圖 9。 正極 )纏繞在 長腳 (正極 )，黑色金屬線 (負極 )纏繞在 短腳 (負極 )，如圖 10。 0 的裝置以 2 根螺絲釘固定于步驟 7 的主體木板上，如圖 11。 1 的裝置上，再次檢查馬達是否位在最佳位置。若否，則重覆步驟 7。 個螺絲釘將第二片主體木板固定，測試大齒輪與太陽能專用馬達上的小齒輪是否能順利轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動困難，則重新調(diào)整螺絲釘?shù)奈恢?，如圖12。 二、扇葉組的裁切 板上畫出四個直徑分別為 12、 11、 3、 2 公分的同心圓，如圖 13。 自制風力發(fā)電機 以小刀沿著直尺切掉圓周外的珍珠板，重覆此動作，直至接近圓形為止，最 后以砂紙磨除圓周邊緣的棱角，如圖14。 以量角器，將圓均分八等分的扇形，如圖 15。 分，使用美工刀將直徑 3~11 公分之間的珍珠板鏤空裁切成為扇葉。 裝置的中心，如圖 16。 八片扇葉以相同夾角 (45 度 )黏貼至扇葉支架上，如圖17。 于轉(zhuǎn)動的電扇前，使風車扇葉能逆時針轉(zhuǎn)動，觀察 是否發(fā)亮，并測量出最大電壓。 問題與討論 1、哪些變因會影響風力發(fā)電機發(fā)出的電壓大小 ? 2、請設(shè)計實驗利用控制變因的科學方法，找出風力發(fā)電機產(chǎn)生最大電壓的扇葉結(jié)構(gòu) (例如扇葉與扇葉支架的夾角、扇葉數(shù)目 ? 等 ) 第三種方法 （外國） 葉片直徑 成品 報廢轎車的輪轂作為風電機的輪轂 更換輪轂軸承 繞線機 —— 用來繞制風電機線圈 繞好的線圈 —— 作為定子 引出線頭鍍錫 定子線圈在模子里排列成一圈 模子里倒入樹脂固化 磁鐵排列成一圈 —— 作為轉(zhuǎn)子，倒入樹脂并固化 你看鋸子都被吸住了，磁性很好 定子和轉(zhuǎn)子進行拼合 脫模 澆注好的定子中心上準備裝上轉(zhuǎn)軸，白色的塑料圈是用來倒入樹脂的 澆注固化好的定子轉(zhuǎn)軸 進行風電機組裝 制作葉片 葉片組裝前檢驗 葉片裝在轉(zhuǎn)子上 葉片根部細節(jié) 制作整流轉(zhuǎn)換器 接線 自制風力發(fā)電機 卡片使定子和轉(zhuǎn)子之間保持 右的間隙 自制風力發(fā)電機 自制風力發(fā)電機 能源行業(yè)風力發(fā)電勢頭漸勁，正吸引著電力公用事業(yè)、石油生產(chǎn)商和設(shè)備制造商等主要的國際投資者。 商業(yè)風力發(fā)電興起始于 20 世紀 90 年代的歐洲。切爾諾貝利災難發(fā)生后人們反對發(fā)展核電，海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)后人們對石油供 應感到擔心，人們認為北歐更適合 發(fā)展風力發(fā)電。 現(xiàn)在業(yè)內(nèi)分析家認為，常規(guī)能源成本驟增以及 ***和技術(shù)因素對加快風力發(fā)電將產(chǎn)生有利影響。高油價促使人們關(guān)注風力發(fā)電。盡管利用石油發(fā)電數(shù)量很少，但是 高油價對天然氣和煤等被廣泛用來發(fā)電的其它燃料價格有間接的影響。風力發(fā)電的發(fā)展也得益于各國對降低溫室氣體排放和減少其它形式的空氣污染的承諾，其中包 括《京都議定書》以及歐盟制訂的開發(fā)可再生能源的目標。 業(yè)內(nèi)人士認為，利用風力發(fā)電的國家越來越多，這個行業(yè)正處在 “ 重大轉(zhuǎn)變時刻 ” 。隨著市場的擴大，傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備廠商，比 如日本的三菱重工、德國的 西門子 和 美國的通用電氣，已經(jīng)開始生產(chǎn)大型的風力發(fā)電渦輪機。通用電氣公司認為，風力發(fā)電仍將是全球能源工業(yè)增長最快的部門。殼牌公司預期 2050 年可再生能源將 滿足 1/4 或 1/3 的世界能源需求，其中存在巨大的商機，風力發(fā)電是主要投資領(lǐng)域。 目前世界風力發(fā)電功率約為 5 萬兆瓦，其中歐洲為 兆瓦。歐洲在風力發(fā)電領(lǐng)域占主導地位，中國和印度等亞洲國家風力 發(fā)電出現(xiàn)積極增長，美國可能成為風力發(fā)電的最大市場 .