教你如何自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(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。把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)?電能 是風(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。 把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、 發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件 組成。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪由 2 個或 3 個葉片構(gòu)成。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，已采用的發(fā)電機(jī)有 3 種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎全部 是利用尾翼來控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。 限速安全機(jī)構(gòu)是用來保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全的。限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。 塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)的輸出 功率 與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定 的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也極不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲存起來。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(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。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。 風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機(jī)頭組成的，而是一個有一定科技含 量的 小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)充電器數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn) 為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn) 生電能。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是 13 25V 變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變 電源 ，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流 220V 市電，才能保證穩(wěn)定使用。 通常人們認(rèn)為，風(fēng)力發(fā)電的功率完全由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率決定，總想選購大一點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，而這是不正確的。目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)只是給電瓶充電，而由電 瓶把電 能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關(guān)系。功率的大小更主要取決于風(fēng)量的大小，而不僅是機(jī)頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風(fēng)力發(fā)電機(jī)會 比大的更合適。因?yàn)樗菀妆恍★L(fēng)量帶動而發(fā)電，持續(xù)不 斷的小風(fēng)，會比一時狂風(fēng)更能供給較大的能量。當(dāng)無風(fēng)時人們還可以正常使用風(fēng)力帶來的電能，也就是說 一臺 200W 風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得 500W 甚至 1000W 乃至更大的功率出。 使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，就是源源不斷地把風(fēng)能變成我們家庭使用的標(biāo)準(zhǔn)市電，其節(jié)約的程度是明顯的，一個家庭一年的用電只需 20 元電瓶液的代價。而現(xiàn)在的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)比幾年前的性能有很大改進(jìn)，以前只是在少數(shù)邊遠(yuǎn)地區(qū)使用，風(fēng)力發(fā)電機(jī)接一個15W 的燈泡直接用電，一明一暗并會經(jīng)常損壞燈泡。而現(xiàn)在由于技術(shù)進(jìn)步，采用先進(jìn)的充電器、逆變器， 風(fēng)力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)，并能在一定條件下代替正常的市電。山區(qū)可以借此系統(tǒng)做一個常年不花錢的路燈；高速公 路可用它做夜晚的路標(biāo)燈；山區(qū)的孩子可以在日光燈下晚自習(xí)；城市小高層樓頂也可用風(fēng)力電機(jī)，這不但節(jié)約而且是真正 綠色電源 。家庭用風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不但可以防 止停電，而且還能增加生活情趣。在旅游景區(qū)、邊防、學(xué)校、部隊(duì)乃至落后的山區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在成為 人們的采購熱點(diǎn)。 無線 電愛好者可用自己的技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電 方面為山區(qū)人民服務(wù)，使人們看電視及照明用電與城市同步，也能使自己勞動致富。 簡單來說：風(fēng)力發(fā)電原理是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪軸的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能到化學(xué)能最后到電能！ 發(fā)電機(jī)還是有三種：直流發(fā)電機(jī)，同步 /異步交流發(fā)電機(jī)！ 第一種 方法 最近在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一個 DIY 發(fā)燒友自己自制了個風(fēng)力發(fā)電機(jī)，很有借 鑒意義，現(xiàn)在就跟著他一步一步來 DIY個風(fēng)力發(fā)電機(jī)吧： 首先，購買一個功率 200w，額定轉(zhuǎn)速為 400rpm 左右的發(fā)電機(jī) 然后就是制造葉片了，這位達(dá)人用的是這種黑色的 ABS 管道，在國內(nèi)好像白色的比較普遍，現(xiàn)在下水管都是這種材料的。切割之后適當(dāng)打磨光滑。 找一個類似下圖的金屬圓盤，用來連接發(fā)電機(jī)和葉片，也就是發(fā)電機(jī)中的輪轂。 在葉片和金屬盤上打孔，注意打孔的時候最好配打。 給輪轂找一個輪轂罩，這樣能防止螺絲風(fēng)吹日曬，同時也能起到導(dǎo)流的作用 做一個放發(fā)電機(jī)的支架，木頭的就行了，然后用鐵絲或者鐵片將發(fā)電機(jī)固定 做一個連接桿，最好這個地方能裝一個軸承（原作者沒有裝） 用水管做一個塔架，塔架底部如下所示，連發(fā)電機(jī)的電線正好能從這個洞穿出來。 連接塔架和發(fā)電機(jī)，用斜拉鋼索固定 做一個控制器和整流器，這樣就能充電或者直接連電器了，電路原理圖如下 第二種 方法 風(fēng)力發(fā)電機(jī)所需器材和原料 : 1 主體木板 2 片 2 太陽能專用馬達(dá) (轉(zhuǎn)軸 上附齒輪 )1.54.5V 1 組 3 大齒輪 1 個 4 小齒輪 1 個 5 方形木塊 2 個 6 三孔木塊 1 個 7 長形木塊 1 個 8 金屬棍 1 支 9 綠色 LED 燈 (3V) 1 個 10 泡棉雙面膠 1 片 11 螺絲釘 (2mm*6mm) 12 支 12 珍珠板 (30 * 30 cm) 1 片 13 砂紙 1 張 14 保麗龍膠 1 罐 15 透明膠帶 1 卷 16 美工刀 1 把 17 螺絲起子 1 支 18 圓規(guī) 1 支 19 量角器 1 個 20 小膠帶 1 卷 圖 1 簡易風(fēng)力發(fā)電機(jī)制作部分器材，阿拉伯?dāng)?shù)字為器材表內(nèi)的編號。 【步驟】 一、風(fēng)車主體組裝 1.將大齒輪圓孔套入金屬棍，內(nèi)推至距一端約 1 公分，如圖 2。 2.取一方型木塊套入金屬棍的較長端。 3.將步驟 2 裝置的方形木塊貼齊主體木板縫隙的邊緣，使用螺絲釘固定，如圖 3。 簡易風(fēng)力發(fā)電機(jī)制作注意事項(xiàng)：鎖緊螺絲釘時，應(yīng)避免用力過大，導(dǎo)致木塊及主體木板破裂。 將步驟 2 完成的裝置放在主體木板上。 4.取另一個方型木塊套入金屬棍的較短端，使其對準(zhǔn)主體木板上的孔洞 ；調(diào)整大齒輪位置，使其位于縫隙正中間，并與縫隙平行 ；最后使用螺絲釘固定方形木塊，如圖 4。 5.以螺絲釘將長形木塊固定于步驟 4 的主體木板下端，如圖 5。 6.將太陽能專用馬達(dá)置入步驟 4 主體木板上的凹槽，調(diào)整馬達(dá)主軸上齒輪與大齒輪的咬合位置，使其能順利轉(zhuǎn)動，如圖 5。 7.若 咬合的齒輪轉(zhuǎn)動困難，則剪下一小段砂紙，磨擦主體木板的凹槽底部，直至馬達(dá)位于最佳位置，如圖 6 調(diào)整好后，取出馬達(dá)備用。 自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) 8.將 LED 燈固定在三孔木塊上方孔洞，如圖 7。兩支腳分別插入在下方的小孔 (長腳是正極、短腳是負(fù)極 )，使兩只腳都能伸出孔洞 之外，如圖 8。 9.剝除太陽能專用馬達(dá)電線末端的絕緣外層，使內(nèi)部的金屬線露出約 2 公分，如圖 9。 10.將太陽能專用馬達(dá)的紅色金屬線 (正極 )纏繞在 LED 的長腳 (正極 )，黑色金屬線 (負(fù)極 )纏繞在 LED 的短腳 (負(fù)極 )，如圖 10。 11.將步驟 10 的裝置以 2 根螺絲釘固定于步驟 7 的主體木板上，如圖 11。 12.將第二片主體木板覆蓋在步驟 11 的裝置上，再次檢查馬達(dá)是否位在最佳位置。若否，則重覆步驟 7。 13.使用 6 個螺絲釘將第二片主體木板固定，測試大齒輪與太陽能專用馬達(dá)上的小齒輪是否能順利轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動困難，則重新調(diào)整螺絲釘?shù)奈恢茫鐖D12。 二、扇葉組的裁切 1.使用圓規(guī)，在板上畫出四個直徑分別為 12、 11、 3、 2 公分的同心圓，如圖 13。 自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) 2.分別將直尺貼齊圓周邊緣的各點(diǎn)，再以小刀沿著直尺切掉圓周外的珍珠板，重覆此動作，直至接近圓形為止，最 后以砂紙磨除圓周邊緣的棱角，如圖14。 3.以直尺及筆畫出相互垂直的兩條直徑，再以量角器，將圓均分八等分的扇形，如圖 15。 4.每條扇頁支架的寬度留約 0.5 公分，使用美工刀將直徑 311 公分之間的珍珠板鏤空裁切成為扇葉。 5.將小齒輪以泡綿膠黏至步驟 4 裝置的中心，如圖 16。 6.使用透明膠帶，將八片扇葉以相同夾角 (45 度 )黏貼至扇葉支架上，如圖17。 7.將扇葉組套入風(fēng)車主體的轉(zhuǎn)軸，置于轉(zhuǎn)動的電扇前，使風(fēng)車扇葉能逆時針轉(zhuǎn)動，觀察 LED 燈是否發(fā)亮，并測量出最大電壓。 問題與討論 1、哪些變因會影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓大小 ? 2、請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)利用控制變因的科學(xué)方法，找出風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生最大電壓的扇葉結(jié)構(gòu) (例如扇葉與扇葉支架的夾角、扇葉數(shù)目 等 ) 第三種方法 （外國） 葉片直徑 2.4m 的成品 報(bào)廢轎車的輪轂作為風(fēng)電機(jī)的輪轂 更換輪轂軸承 繞線機(jī) 用來繞制風(fēng)電機(jī)線圈 繞好的線圈 作為定子 引出線頭鍍錫 定子線圈在模子里排列成一圈 模子里倒入樹脂固化 磁鐵排列成一圈 作為轉(zhuǎn)子，倒入樹脂并固化 你看鋸子都被吸住了，磁性很好 定子和轉(zhuǎn)子進(jìn)行拼合 脫模 澆注好的定子中心上準(zhǔn)備裝上轉(zhuǎn)軸，白色的塑料圈是用來倒入樹脂的 澆注固化好的定子轉(zhuǎn)軸 進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組裝 制作葉片 葉片組裝前檢驗(yàn) 葉片裝在轉(zhuǎn)子上 葉片根部細(xì)節(jié) 制作整流轉(zhuǎn)換器 接線 自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) -裝上轉(zhuǎn)子，用卡片使定子和轉(zhuǎn)子之間保持 1.5mm 左右的間隙 自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) -裝配葉片 自制風(fēng)力發(fā)電機(jī) -風(fēng)電機(jī)準(zhǔn)備立起來 能源行業(yè)風(fēng)力發(fā)電勢頭漸勁，正吸引著電力公用事業(yè)、石油生產(chǎn)商和設(shè)備制造商等主要的國際投資者。 商業(yè)風(fēng)力發(fā)電興起始于 20 世紀(jì) 90 年代的歐洲。切爾諾貝利災(zāi)難發(fā)生后人們反對發(fā)展核電，海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)后人們對石油供 應(yīng)感到擔(dān)心，人們認(rèn)為北歐更適合 發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。 現(xiàn)在業(yè)內(nèi)分析家認(rèn)為，常規(guī)能源成本驟增以及 *和技術(shù)因素對加快風(fēng)力發(fā)電將產(chǎn)生有利影響。高油價促使人們關(guān)注風(fēng)力發(fā)電。盡管利用石油發(fā)電數(shù)量很少，但是 高油價對天然氣和煤等被廣泛用來發(fā)電的其它燃料價格有間接的影響。風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展也得益于各國對降低溫室氣體排放和減少其它形式的空氣污染的承諾，其中包 括京都議定書以及歐盟制訂的開發(fā)可再生能源的目標(biāo)。 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，利用風(fēng)力發(fā)電的國家越來越多，這個行業(yè)正處在 “ 重大轉(zhuǎn)變時刻 ” 。隨著市場的擴(kuò)大，