小型家用發(fā)電機(jī)裝置設(shè)計(jì)

摘 要:為了解決能源問(wèn)題，充分利用水資源，將水能轉(zhuǎn)化成電能的原理，研究利用平時(shí)每戶(hù)人家都需要用水這個(gè)細(xì)節(jié)，在水從高處到達(dá)低處這么一個(gè)過(guò)程中，水的能量形式有一個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，將水重力勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)能然后再將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成所需要的電能，在這過(guò)程中并沒(méi)有消耗其他能源和產(chǎn)生污染，被儲(chǔ)存起來(lái)的電能將用來(lái)提供居民的每日用電，發(fā)電過(guò)程不但環(huán)保而且成本低廉。

關(guān)鍵詞:家用發(fā)電機(jī) 水資源 低碳

中圖分類(lèi)號(hào):TM315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0021-01

1 前言

近年來(lái)，能源供需形勢(shì)不斷惡化已成為制約全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)問(wèn)題，而我國(guó)對(duì)于能源的需求更是日益增長(zhǎng)。在消耗型能源供給日趨緊張之時(shí)，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用好國(guó)內(nèi)水能資源，可以增加能源供給，通過(guò)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)保障國(guó)家能源安全，并可有效減排溫室氣體，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。流水發(fā)電工程技術(shù)具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。更為重要的是，水能發(fā)電技術(shù)還將為解決貧困偏遠(yuǎn)山區(qū)無(wú)電人口用電問(wèn)題，為提高貧困偏遠(yuǎn)山區(qū)人民生活水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。所以說(shuō)，水能發(fā)電技術(shù)不但將創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益，還必將帶來(lái)更為深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

2 家用發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

家用發(fā)電機(jī)原理是通過(guò)線圈切割磁感應(yīng)線發(fā)電，通過(guò)水從高處到低處，能量從勢(shì)能轉(zhuǎn)化到動(dòng)能，然后利用水以一定速度沖擊勢(shì)能沖擊水車(chē)，讓水車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)在水輪上的閉合線圈，驅(qū)動(dòng)線圈切割磁感應(yīng)線發(fā)電。儲(chǔ)存有電能儲(chǔ)存器可通過(guò)變壓器使得電壓達(dá)到220V，用于家庭小家電供電。

家用發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)包括:

1)水輪機(jī)裝置(包含:水車(chē)、水車(chē)支架、軸)水輪機(jī)裝置功能:發(fā)電裝置的核心部分，其組成有水車(chē)、水車(chē)支架、軸。水車(chē)——安裝了鐵絲，能在水車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割勻強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)電;水車(chē)支架——將水車(chē)架在支架上，使水車(chē)能在水的沖力下旋轉(zhuǎn);軸——連接水車(chē)和水車(chē)車(chē)架。2)通電導(dǎo)線:將各元件連接成回路。3)通電鐵板:產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)。4)蓄電池1:切割⑥磁場(chǎng)，儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電。5)蓄電池2:給被通電的鐵板通電產(chǎn)生(圖1)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

1)采用切割磁場(chǎng)發(fā)電。適應(yīng)低水頭的水利條件，適用于多種環(huán)境條件。2)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為單相雙繞組異步電容式高速直流發(fā)電機(jī)，比同功率其它型式發(fā)電機(jī)的造價(jià)低25％左右，重量輕15％左右，便于采用整體式結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)軸密封防水是利用膠圈密封相結(jié)合兩種措施，靜態(tài)密封均以膠墊壓封。3)采用固定水車(chē)選裝模式，省去了微型水力發(fā)電裝置的機(jī)械調(diào)速機(jī)構(gòu)，從而明顯減輕機(jī)組重量，降低了造價(jià);為解決發(fā)電裝置用電負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)應(yīng)用了電子動(dòng)負(fù)載調(diào)節(jié)器，配以可自動(dòng)分級(jí)切換的平衡負(fù)載與發(fā)電裝置配套。

3 家用發(fā)電機(jī)組參數(shù)和特點(diǎn)

技術(shù)特點(diǎn):

1)本微型水力發(fā)電裝置是可為山區(qū)農(nóng)戶(hù)使用計(jì)，以開(kāi)發(fā)利用山區(qū)，小溪、塘壩以及灌渠等，低水頭、小流量零星的微小水能資源發(fā)電為主;安裝使用與操作方便。2)發(fā)電裝置由水輪機(jī)，蓄電池和新型自動(dòng)穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置一電子自動(dòng)負(fù)載調(diào)節(jié)器三個(gè)部份組成。整體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。3)電子自動(dòng)負(fù)載調(diào)節(jié)器能有效地解決小型水力發(fā)電裝置運(yùn)行負(fù)載電壓難于和無(wú)法穩(wěn)定的技術(shù)難題;發(fā)電裝置造價(jià)低于同性能同容量微小水電裝置。

額定輸出功率:PN=6.6瓦;電壓允許波動(dòng)范圍:＋10％～－20％;重量:5公斤;外形尺寸:Ф38×89mm。

4 經(jīng)濟(jì)效益及結(jié)論

經(jīng)實(shí)踐表明，平均每臺(tái)家用發(fā)電機(jī)組每天發(fā)電5度，農(nóng)戶(hù)每天燒飯、照明用電均可保證。按生活用電費(fèi)用核算，每天受益平均1元，而且除柴草、燈油燃料以及糧食加工開(kāi)支和為此而花費(fèi)的大量勞力和時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。徹底改變了我們?cè)瓉?lái)很為落后的山區(qū)人民的生活條件。經(jīng)核算表明，每瓦的功率的造價(jià)為0.40元，在近似同功率、同性能的機(jī)組中在目前是最低的。

本文受浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃“家用水能發(fā)電裝置”(新苗人才計(jì)劃2011R415012)資助。

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