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风车发电的奥秘

来源:新华网 2017-12-07     

  风车发电的奥秘古人利用风车来抽水、磨面,用风帆行船,“呼风”可以“换电”吗?科学实践证明,利用风能可以发电,并且它不需要燃料,也不会产生辐射或空气污染。

  风能“变身”电能需要什么道具?

  自然界的风,来无影去无踪。在太阳光的照射下,各个地方的空气因受热不均匀而发生流动,便产生了风,风能实际上就是空气的动能,是一种取之不尽的能源。

  风能变成电能的原理很容易理解,就是把电风扇的原理反过来。我们知道电风扇通电后,在电动机的作用下,电能转化为动能,风扇叶片转动起来,风就产生了。而风力发电的顺序是相反的,风吹动发电机的叶片,使之转动,叶片带动发电机把风能转化为电能。

  风力发电所需要的装置,叫做风力发电机组,包括风轮、发电机和铁塔三部分。风轮由两只或更多只叶轮组成,当风吹来时,叶轮驱动风轮转动,把风的动能转变为机械能,再通过发电机把机械能转变为电能。铁塔修建得比较高,它是支撑风轮和发电机的构架。

  大家会注意到,大部分风力发电机都是三个叶片在转动着,这是为什么呢?其实,科学家们做了很多复杂的理论计算和风洞实验,来确定发电机叶片的形状和叶片的个数。实验证明,风轮的叶片不是越多越好,三叶风轮与两叶风轮相比,运转时的平衡性更好。与多叶风轮相比,三叶风轮的优点是轮叶自重较轻、叶片长度较长。综合多种因素考虑,三叶风轮具有比较好的性能,风能利用率也比较高。

  

  三叶风力发电机

  可以“发电”的风筝

  最简单的风筝,是由小棍、细绳和彩纸扎成的花花绿绿的儿童玩具。能“发电”的风筝当然不是我们平时玩的风筝,这些发电风筝是比较特殊的,上面安装着多种传感器,采用高强度的轻质材料制成,面积大、重量轻、抗风能力强。

  风筝飘在天空时,几乎垂直于风向,从而产生了最大的上升拉力,这种拉力就作用在放风筝的绳索上,然后绳索拉动固定在地面上的转盘转动,此时转盘带动发电机发来。

  根据记载,早在十九世纪初就有人用大型风筝来拉小火车,但是人们在1980年前后才开始着手研究风筝发电的可能性。如今,各个国家的科研人员正在努力让风筝发电,使它成为高空风力发电的平台。风筝发电系统很复杂,比如,风筝将高空的风能转化为机械能的同时,也是保持系统稳定的平衡器,但平衡运动与做功运动相互影响,因此设计出平衡与做功的最佳控制模式有很大难度。另外,碰到雷雨天气,电站容易被“顺绳索而下”的雷电击毁。我们相信,在可预见的未来,“风电风筝”将会飞入高空,将那里更强劲、更稳定的风能“捕获”回来。

  

  风筝发电装置

  

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  作者: 科学原理一点通

[责任编辑:李阳阳]