创新小发明——风力发电照明自行车.doc

创新小发明风力发电照明自行车 设计者：刘亚南 学号：200948040613 班级：土木0906 崔英豪 学号：200948040610 班级：土木0906 梁梦岩 学号：200948040611 班级：土木0906在自行车前方加上这样一装置，这一装置风轮、发电机、调速和调向机构、塔架，控制器、蓄电池、逆变器等组成。自行车在行驶过程中，由于空气对流，相对风速往往很大，风自然地将带动风叶、转子转动，利用电磁感应原理，导线中自然产生感应电流。然后，把电能贮存经过导线储存在蓄电池中，利用开关控制电能的使用，这样就方便了经济发展相对落后的地区的村民在夜间行驶。另外，把风叶制成可根据风向而自由转动方向的旋转装置，这样，只要有风，不管什么方向，都可以用来发电。其简图如下所示：其主要原理把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮、发电机和蓄电池三部分。 其主要组成1.风轮：小型风力机的风轮大多用23个叶片组成，它是把风能转化为机械能的部件。目前风轮叶片的材质主要有两种。一种是玻璃钢材料，一般用玻璃丝布和调配好的环氧树脂在模型内手工糊制，在内腔填加一些填充材料，手工糊制适用于不同形状和变截面的叶片但手工制作费工费时，产品质量不易控制。国外小风机也采用机械化生产等截面叶片，大大提高了叶片生产的效率和产品质量。 2.发电机：小型风力发电机一般采用的是永磁式交流发电机，由风轮驱动发电机产生的交流电经过整流后变成可以储存在蓄电池中的直流电。 3.调向机构、调速机构和停车机构：为了从风中获取能量，风轮旋转面应垂直于风向，在小型风机中，这一功能靠风力机的尾翼作为调向机构来实现。同时随着风速的增加，要对风轮的转速有所限制，这是因为一方面过快的转速会对风轮和风力机的其他部件造成损坏，另一方面也需要把发电机的功率输出限定在一定范围内。由于小型风力机的结构比较简单，目前一般采用叶轮侧偏式调速方式，这种调速机构在风速风向变化转大时容易造成风轮和尾翼的摆动，从而引起风力机的振动。因此，在风速较大时，特别是蓄电池已经充满的情况，应人工控制风力机停机。在有的小型风力机中设计有手动刹车机构，另外在实践可采用侧偏停机方式，即在尾翼上固定一软绳，当需要停机时，拉动尾翼，使风轮侧向于风向，从而达到停车的目的。4.调向机构: 由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率。5.蓄电池:蓄电池的功能主要是将转化而来的电能以化学能的形式储存起来，利用开关的控制在需要的时候可以再将化学能转化为电能，就像现在电车上的电屏可以将电能转化为动能一样。蓄电池的容量要适当，如果过小，会使蓄电池充足电而停止发电机的发电会严重影响工作效率。处于过充电状态的蓄电池寿命将会大幅度降低，很容易受到损坏。 启发源于：我们并不是凭空想到此小发明，我们的启发主要源于在中学所学的知识以及受社会中一些装置。 其中一种装置是风力发电照明路灯。记得在许昌上高中时，每次回家经过汽车东站时，我都会注意到，在站里和站外都布满了这种风力发电照明路灯。我上网查了一下其工作原理及优点。其工作原理同样是利用了电磁感应原理，由风带动扇叶转动，导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，经导线将电能贮存在蓄电池中，在由开关控制电能的使用。其优点：多使用在地区偏僻、建筑物较少、风速较大的地区，如郊区车站。在这些偏远地区就地利用此装置，节约电能、节省电线，且便于布置管理等优点。其简图如下所示： 另一种装置是在自行车后轮上添加一组由滚轮、磁铁、线圈、转子、蓄电池、控制器等组成的装置。记得在小时候，这种装置曾经流行过一段时间。这种装置同样是利用了电磁感应原理，由于摩擦，车轮行驶，带动转轮，转轮带动转子转动，产生感应电流，再将电能贮存在蓄电池中，再用导线连接一照明灯泡，就可以用来照明了。 正是受这两种装置的启发，我们想起了换一种方式，有一种新的方式，利用同样的原理，在自行车前方加这样由风轮、发电机、调速和调向机构、塔架，控制器、蓄电池、逆变器等组成的发电照明装置。这种装置汇聚了以上两种装置的优点，操作简单，便于普及。其主要优点如下: 1. 方便，为在夜间靠自行车行驶的广大人民群众提供了便利。 2. 环保，清洁，环境效益好； 可再生，永不枯竭，无污染。 3无论什么时候，哪怕不骑自行车，只要有风，照样可以用来发电。