第二节 发电机

扩展资料

直流电与交流电

　　有了电的发现与了解，十八世纪研究电的科学家们又发现不同的金属释放电子的能力不同，将能力高（如锌）与能力低（如铜）的两种金属，用适当的溶液及导线相连，则会产生持续性的电流，这种电流便是“直流电流”，而类似的装置即为今日常用电池的基本构造.直流电的发明为当时的生活带来许多便利，但以今日的科技水准观之，却有不易大量生产以及持续性不够久的缺点.幸而在十九世纪中科学家发现了磁场，同时也发现导线在磁场中移动会产生电流，更因此而发明了便宜又好用的交流电，丰富了人类的生活。

　　所谓交流电即是随时间而改变方向的电流，因导线在磁场中无法永远在同一方向移动，而必须做周期性的往返运动，因此其产生的电流也会定期改变方向，就像我们的呼吸一样，吸饱气时必须呼气才能吸一下口气，而我们肺部也就跟着做氧气与二氧化碳的周期性交换动作.右图是一个简单的交流发电机原理示意图，图中环状导线借着连接其上的转轴不断旋转，并与南北两磁极连成的磁力线相交而产生交流电，转轴前端的电刷则将导线所产生的电流引出送到输配电系统，再送到工厂或家中使用.简而言之，我们只要想办法让一组环状导电线圈在磁场中持续转动，原则上就可以得到电灯、电视、电冰箱、冷气机……等所需的电力。

风力发电

　　风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面…….现在，人们感兴趣的，首先是如何利用风来发电.

　　风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起.仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍.目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一.因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源.

　　利用风力发电的尝试，早在本世纪初就已经开始了.三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置.这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多.不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下.

　　目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了.1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电.而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用.

　　1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车.这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米；叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力；风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦.由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里，因此风车不能全部运动.据估计，即使全年只有一半时间运转，它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要.

　　怎样利用风力来发电呢?

　　我们把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电.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(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分.

　　风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成.当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动.桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造.

　　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，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵.

　　铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架.它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度.铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内.

　　发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能.

　　多大的风力才可以发电呢?

　　一般说来，3级风就有利用的价值.但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电.据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速每秒为9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒为6米时，只有16千瓦；而风速为每秒5米时，仅为9.5千瓦.可见风力愈大，经济效益也愈大.

　　在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转.

　　我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天.在这些地区，发展风力发电是很有前途的.

　　风是没有公害的能源之一.而且它取之不尽，用之不竭.对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为.

返回页首