創(chuàng)新小發(fā)明——風(fēng)力發(fā)電照明自行車

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1、創(chuàng)新小發(fā)明——風(fēng)力發(fā)電照明自行車設(shè)計(jì)者：劉亞南學(xué)號(hào)：200948040613班級(jí)：土木0906崔英豪學(xué)號(hào)：200948040610班級(jí)：土木0906梁夢(mèng)巖學(xué)號(hào)：200948040611班級(jí)：土木0906在自行車前方加上這樣一裝置，這一裝置風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)速和調(diào)向機(jī)構(gòu)、塔架，控制器、蓄電池、逆變器等組成。自行車在行駛過程中，由于空氣對(duì)流，相對(duì)風(fēng)速往往很大，風(fēng)自然地將帶動(dòng)風(fēng)葉、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，利用電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)線中自然產(chǎn)生感應(yīng)電流。然后，把電能貯存經(jīng)過導(dǎo)線儲(chǔ)存在蓄電池中，利用開關(guān)控制電能的使用，這樣就方便了經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的地區(qū)的村民在夜間行駛。另外，把風(fēng)葉制成可根據(jù)風(fēng)向而自由轉(zhuǎn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)裝置，這樣

2、，只要有風(fēng)，不管什么方向，都可以用來發(fā)電。其簡(jiǎn)圖如下所示：其主要原理把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電所需要的裝置，稱作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，大體上可分風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)和蓄電池三部分。其主要組成　1.風(fēng)輪：小型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪大多用2－3個(gè)葉片組成，它是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的部件。目前風(fēng)輪葉片的材質(zhì)主要有兩種。一種是玻璃鋼材料，一般用玻璃絲布和調(diào)配好的環(huán)氧樹脂在模型內(nèi)手工糊制，在內(nèi)腔填加一些填充材料，手工糊制適用于不同形狀和變截面的葉片但手工制作費(fèi)工費(fèi)時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)

3、量不易控制。國外小風(fēng)機(jī)也采用機(jī)械化生產(chǎn)等截面葉片，大大提高了葉片生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。　　2.發(fā)電機(jī)：小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用的是永磁式交流發(fā)電機(jī)，由風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流后變成可以儲(chǔ)存在蓄電池中的直流電。3.調(diào)向機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)和停車機(jī)構(gòu)：為了從風(fēng)中獲取能量，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面應(yīng)垂直于風(fēng)向，在小型風(fēng)機(jī)中，這一功能靠風(fēng)力機(jī)的尾翼作為調(diào)向機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)隨著風(fēng)速的增加，要對(duì)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速有所限制，這是因?yàn)橐环矫孢^快的轉(zhuǎn)速會(huì)對(duì)風(fēng)輪和風(fēng)力機(jī)的其他部件造成損壞，另一方面也需要把發(fā)電機(jī)的功率輸出限定在一定范圍內(nèi)。由于小型風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，目前一般采用葉輪側(cè)偏式調(diào)速方式，這種調(diào)速機(jī)構(gòu)在風(fēng)速風(fēng)向變化轉(zhuǎn)大時(shí)容

4、易造成風(fēng)輪和尾翼的擺動(dòng)，從而引起風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)。因此，在風(fēng)速較大時(shí)，特別是蓄電池已經(jīng)充滿的情況，應(yīng)人工控制風(fēng)力機(jī)停機(jī)。在有的小型風(fēng)力機(jī)中設(shè)計(jì)有手動(dòng)剎車機(jī)構(gòu)，另外在實(shí)踐可采用側(cè)偏停機(jī)方式，即在尾翼上固定一軟繩，當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，拉動(dòng)尾翼，使風(fēng)輪側(cè)向于風(fēng)向，從而達(dá)到停車的目的。4.調(diào)向機(jī)構(gòu):由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，而且風(fēng)力的大小和方向經(jīng)常變化著，這又使轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；所以，在帶動(dòng)發(fā)電機(jī)之前，還必須附加一個(gè)把轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的齒輪變速箱，再加一個(gè)調(diào)速機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定，然后再聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上。為保持風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向以獲得最大的功率。5.蓄電池:蓄電池的功能主要是將轉(zhuǎn)化而來的電能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來，利用

5、開關(guān)的控制在需要的時(shí)候可以再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，就像現(xiàn)在電車上的電屏可以將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能一樣。蓄電池的容量要適當(dāng)，如果過小，會(huì)使蓄電池充足電而停止發(fā)電機(jī)的發(fā)電會(huì)嚴(yán)重影響工作效率。處于過充電狀態(tài)的蓄電池壽命將會(huì)大幅度降低，很容易受到損壞。啟發(fā)源于：我們并不是憑空想到此小發(fā)明，我們的啟發(fā)主要源于在中學(xué)所學(xué)的知識(shí)以及受社會(huì)中一些裝置。其中一種裝置是風(fēng)力發(fā)電照明路燈。記得在許昌上高中時(shí)，每次回家經(jīng)過汽車東站時(shí)，我都會(huì)注意到，在站里和站外都布滿了這種風(fēng)力發(fā)電照明路燈。我上網(wǎng)查了一下其工作原理及優(yōu)點(diǎn)。其工作原理同樣是利用了電磁感應(yīng)原理，由風(fēng)帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)導(dǎo)線將

6、電能貯存在蓄電池中，在由開關(guān)控制電能的使用。其優(yōu)點(diǎn)：多使用在地區(qū)偏僻、建筑物較少、風(fēng)速較大的地區(qū)，如郊區(qū)車站。在這些偏遠(yuǎn)地區(qū)就地利用此裝置，節(jié)約電能、節(jié)省電線，且便于布置管理等優(yōu)點(diǎn)。其簡(jiǎn)圖如下所示：另一種裝置是在自行車后輪上添加一組由滾輪、磁鐵、線圈、轉(zhuǎn)子、蓄電池、控制器等組成的裝置。記得在小時(shí)候，這種裝置曾經(jīng)流行過一段時(shí)間。這種裝置同樣是利用了電磁感應(yīng)原理，由于摩擦，車輪行駛，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，再將電能貯存在蓄電池中，再用導(dǎo)線連接一照明燈泡，就可以用來照明了。正是受這兩種裝置的啟發(fā)，我們想起了換一種方式，有一種新的方式，利用同樣的原理，在自行車前方加這樣由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)

7、、調(diào)速和調(diào)向機(jī)構(gòu)、塔架，控制器、蓄電池、逆變器等組成的發(fā)電照明裝置。這種裝置匯聚了以上兩種裝置的優(yōu)點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，便于普及。其主要優(yōu)點(diǎn)如下:1.方便，為在夜間靠自行車行駛的廣大人民群眾提供了便利。2.環(huán)保，清潔，環(huán)境效益好；可再生，永不枯竭，無污染。3．無論什么時(shí)候，哪怕不騎自行車，只要有風(fēng)，照樣可以用來發(fā)電。4．在行駛中，可以根據(jù)風(fēng)速以及騎車速度來調(diào)節(jié)發(fā)電功率。5．葉片設(shè)置成可折疊形式，自由控制是