对风力发电机的认识和思考doc，对风力发电机的认识和思考 本人进行风力发电机试验也有一段时间了，经历过一些困惑和挫折，现在将我的一些认识和思考写出来，供同道们参考，以免大家少走点弯路。 一、关于微风发电 有一些商家将“微风发电”作为卖点来吸引眼球，开始我也很感兴趣，后来经过试验后感觉所谓的“微风发电”其实没有实际的意义。大家都知道，风能与风速的立方成正比，其公式为：W＝（1/2）ρv3，我做过计算，常态下风速2米/秒时每平方米的风能密度只有4.9瓦，3米/秒时为16.5瓦，一般风机的风能转换效率能达到40％（最高不超过59％）已经很不错了，也就是说2米/秒的风速下，每平方米的可利用的风能也就是4.9×40％＝1.96瓦而已，而一般小型风力机扫风面积只有几个平方，再小一点的只有1－2个平方，就算风机能够启动，其发出的电也是非常的有限。所以我建议大家不要在“微风启动”方面动太多的脑筋和花太大的功夫，因为其投入和产出比太悬殊了！我个人认为，对小型风机而言，能在3米/秒左右的风速下启动就可以了，不必追求2米或更低的启动风速。 二、关于发电机 现在不少同道热心于制作无铁心的风力发电机，开始我受影响，也DIY了一个，花了近1000块钱，结果是电机很重很庞大，但发出的电太可怜了，还不如一个几十瓦的直流电机，后来这个发电机被我遗弃在角落，确实非常的可惜！因此我建议大家如果想自己制作发电机的话，还是用永磁型的电机来进行改造比较合算，象电动车的电机，一些仪器设备上废弃的永磁电机等都可以（最好选用低速的电机，要不然发出的电压会很低），象现在我用电动车的电机来改造效果真的很不错，当然你也可以有更多的其它选择！再退一步的话，不必自己去制作什么发电机，直接买一个现成的回来，捣鼓一下风机就可以，这是比较省心、省事的办法！ 在这里我不是反对同道们制作无铁心的电机，主要的原因是这种制作要有很好的工具，很强的动手能力，有比较丰富的经验，还要考虑制作材料等等问题，确实不适合于业余爱好者DIY，如果出于研究和偏爱的目的我是没什么异议的！ 三、关于风机 风力发电机的风机种类和形态很多，但归结起来也就是2类4种：第一类是阻力型风机，第二类是升力型风机，每个类型的风机还可以分为垂直轴和水平轴风机。当然，如果细分的话，还有很多的类型和种类，但不管怎么分，也都是在4种风机的基础上进行组合和改良。 下面我就我自己的试验和理解谈一些看法： （一）对阻力型风机的看法 以上是我制作的一个阻力型风机的实物图片，发电机是用电动车电机改造的。这是最简单的一个风力发电机制作组合，很容易成功。优点是制作简单，成本低，启动风速小，但致命的弱点是作为发电机它的效率太低了！原因是它低尖速比很低，小于1，输出最大时低尖速比仅有0.5左右，风能转换率不超过15％。象我制作的这个发电机，风杯直径是36cm，风机的直径是1.2米，经过实测，在4米/秒的风速下，转速也就是20－30转/分左右，空载电压不超过10伏。象我们这样风力贫乏的地区，年平均风速也就是3－4米/秒左右，这一电压不是很实用。所以风杯发电机作为试验和教学还可以，实用性比较有限。我也查阅了很多资料，对这一类型的风机都不主张用于发电，但我认为也不尽然，现在有不少新型的风机使用的也是单纯的阻力型风机，象以下几种： 大家注意观察的话就会发现它们有一个共同点就是直径做得比较小，受风面基本上是长轴型的，这样有利于提高转速，如果配一个低转速的发电机或者进行变速处理（提高转速），发电是没问题的，虽然效率低一点，但因为风能是免费的，在这里倒不是主要问题了。 （二）对升力型风机的看法 升力型风机的优点是它的风能利用率高，理论上可以接近60％，比阻力型的15％高出很多，所以当前大型的风机多采用升力型的风机，而且几乎清一色的3叶水平轴风机。在这里我不想涉及大型风机的讨论，主要还是谈谈对小型升力型风机的看法。 小型的水平轴风机没什么好讨论的，其技术已经很成熟，要不用3叶的，要不多叶的，其差别只是叶片的不同，下面2个图比较有代表性： 水平轴风机的差别在于叶片的设计和材料的选用，成本可以差别很大，大家可以根据实际来制作，但要注意叶片的质量和安全，因为它的转速很快，弄不好会折断毁物伤人的。 垂直轴升力型风机是近年的热门话题，技术上还不是太成熟，对于小型风机来说，我认为单纯的升力型风机实用性和适应性不是很强，特别是在风速小的时候，启动是一个很大的问题，有时还不能自启动。现在比较流行的是升阻结合式风机，我认为其流行是有道理的，其典型的代表作见下图： 从图片可以看出，此结构里面是2个Ｓ式阻力风机，四面可受力；外面弧形的叶片是达里厄风力机的翻版： 这个设计的优点可克服达里厄风力机不能自启动或启动性差的致命缺陷，在低风速时靠里面的阻力差风机带动启动，一旦转动后，在升力作用下可以加快转速，并达到更好利用风力的目的。这个风机我还没有看到它的尖速比或者风能转换效率的计算和介绍，但可以想象它的转速和风能转换效率应该介于纯阻力和纯升力风机之间。 还有一种升阻结合的风机，其功能融合于一种叶片中： 这个风机挺有意思的，看外表它象款阻力差风机，但叶片又设计成机翼状，同时利用了升力原理。我认为应该是今后小型垂直轴风机发展的一个方向和趋势。 最近我也DIY了一个升阻结合的风机： 由于是视频截图，不是很清楚，但相信大家都能看明白，跟我介绍的第一个升阻结合风机原理是一样的。下面跟大家说一下它的运行情况：启动风速2.5－3米/秒，维持运转风速1.8米/秒左右，3米/秒风速下转速约25－30转/分，空载电压7－8伏。这个测试结果应该是能接受的，无论是效率和输出我想都达到了实用性的要求。 综上所述，我个人观点，小型风力机最佳选择有2个：一个是水平轴的3叶或多叶风机，一个是升阻结合的垂直轴风机。大家可以根据实际情况来进行选择。水平轴风机的优点是效率和转速都比较高，缺点是需要对风以及噪音比较大；垂直轴风机的优点的是不需要对风，甚至涡流都可以利用，缺点是转速和风能利用率相对较低，结构比较复杂，重量和平衡也是个问题。 四、关于风电选址 对小型风力发电机，我们一般建在家庭或单位的附近，安装的位置当然是越高也好，选择在空旷的高地或楼顶都可以，选址前应该观察好！对于风能贫乏的地区或者地方，象我们这里，我只能说是搞风力发电的一种遗憾，因为如果年平均风速不达到5.5米/秒以上的话，年平均风能密度就会在100瓦/平方米以下，如果平均风速低于4.5米/秒，平均风能密度就会低于50瓦/平方米，这样发电机在多数情况下发出的电不达到实用要求，甚至多数时间是停转。 以上是我结合实践对小型风力发电机的一些看法和思考，一些观点和论述不一定正确，欢迎行家批评指正！

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf