摘 要:為了解決能源問題，充分利用水資源，將水能轉(zhuǎn)化成電能的原理，研究利用平時(shí)每戶人家都需要用水這個(gè)細(xì)節(jié)，在水從高處到達(dá)低處這么一個(gè)過程中，水的能量形式有一個(gè)轉(zhuǎn)化的過程，將水重力勢能會轉(zhuǎn)化成動能然后再將動能轉(zhuǎn)化成所需要的電能，在這過程中并沒有消耗其他能源和產(chǎn)生污染，被儲存起來的電能將用來提供居民的每日用電，發(fā)電過程不但環(huán)保而且成本低廉。

關(guān)鍵詞:家用發(fā)電機(jī) 水資源 低碳

中圖分類號:TM315文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0021-01

1 前言

近年來，能源供需形勢不斷惡化已成為制約全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)問題，而我國對于能源的需求更是日益增長。在消耗型能源供給日趨緊張之時(shí)，進(jìn)一步開發(fā)利用好國內(nèi)水能資源，可以增加能源供給，通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)保障國家能源安全，并可有效減排溫室氣體，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。流水發(fā)電工程技術(shù)具有投資少、見效快的特點(diǎn)。更為重要的是，水能發(fā)電技術(shù)還將為解決貧困偏遠(yuǎn)山區(qū)無電人口用電問題，為提高貧困偏遠(yuǎn)山區(qū)人民生活水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。所以說，水能發(fā)電技術(shù)不但將創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益，還必將帶來更為深遠(yuǎn)的社會效益。

2 家用發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

家用發(fā)電機(jī)原理是通過線圈切割磁感應(yīng)線發(fā)電，通過水從高處到低處，能量從勢能轉(zhuǎn)化到動能，然后利用水以一定速度沖擊勢能沖擊水車，讓水車轉(zhuǎn)動起來，帶動在水輪上的閉合線圈，驅(qū)動線圈切割磁感應(yīng)線發(fā)電。儲存有電能儲存器可通過變壓器使得電壓達(dá)到220V，用于家庭小家電供電。

家用發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)包括:

1)水輪機(jī)裝置(包含:水車、水車支架、軸)水輪機(jī)裝置功能:發(fā)電裝置的核心部分，其組成有水車、水車支架、軸。水車——安裝了鐵絲，能在水車轉(zhuǎn)動時(shí)切割勻強(qiáng)磁場發(fā)電;水車支架——將水車架在支架上，使水車能在水的沖力下旋轉(zhuǎn);軸——連接水車和水車車架。2)通電導(dǎo)線:將各元件連接成回路。3)通電鐵板:產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場。4)蓄電池1:切割⑥磁場，儲存發(fā)電機(jī)發(fā)出來的電。5)蓄電池2:給被通電的鐵板通電產(chǎn)生(圖1)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

1)采用切割磁場發(fā)電。適應(yīng)低水頭的水利條件，適用于多種環(huán)境條件。2)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為單相雙繞組異步電容式高速直流發(fā)電機(jī)，比同功率其它型式發(fā)電機(jī)的造價(jià)低25％左右，重量輕15％左右，便于采用整體式結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)軸密封防水是利用膠圈密封相結(jié)合兩種措施，靜態(tài)密封均以膠墊壓封。3)采用固定水車選裝模式，省去了微型水力發(fā)電裝置的機(jī)械調(diào)速機(jī)構(gòu)，從而明顯減輕機(jī)組重量，降低了造價(jià);為解決發(fā)電裝置用電負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性問題，專門應(yīng)用了電子動負(fù)載調(diào)節(jié)器，配以可自動分級切換的平衡負(fù)載與發(fā)電裝置配套。

3 家用發(fā)電機(jī)組參數(shù)和特點(diǎn)

技術(shù)特點(diǎn):

1)本微型水力發(fā)電裝置是可為山區(qū)農(nóng)戶使用計(jì)，以開發(fā)利用山區(qū)，小溪、塘壩以及灌渠等，低水頭、小流量零星的微小水能資源發(fā)電為主;安裝使用與操作方便。2)發(fā)電裝置由水輪機(jī)，蓄電池和新型自動穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置一電子自動負(fù)載調(diào)節(jié)器三個(gè)部份組成。整體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。3)電子自動負(fù)載調(diào)節(jié)器能有效地解決小型水力發(fā)電裝置運(yùn)行負(fù)載電壓難于和無法穩(wěn)定的技術(shù)難題;發(fā)電裝置造價(jià)低于同性能同容量微小水電裝置。

額定輸出功率:PN=6.6瓦;電壓允許波動范圍:＋10％～－20％;重量:5公斤;外形尺寸:Ф38×89mm。

4 經(jīng)濟(jì)效益及結(jié)論

經(jīng)實(shí)踐表明，平均每臺家用發(fā)電機(jī)組每天發(fā)電5度，農(nóng)戶每天燒飯、照明用電均可保證。按生活用電費(fèi)用核算，每天受益平均1元，而且除柴草、燈油燃料以及糧食加工開支和為此而花費(fèi)的大量勞力和時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。徹底改變了我們原來很為落后的山區(qū)人民的生活條件。經(jīng)核算表明，每瓦的功率的造價(jià)為0.40元，在近似同功率、同性能的機(jī)組中在目前是最低的。

本文受浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計(jì)劃“家用水能發(fā)電裝置”(新苗人才計(jì)劃2011R415012)資助。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳立定，吳玉香.蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，2001.2.

[2] 田樹棠.貫流式水輪發(fā)電機(jī)組實(shí)用技術(shù).設(shè)計(jì).施工安裝.運(yùn)行檢修[M].北京:中國水利水電出版社，2010.

[3] 程遠(yuǎn)楚.中小型水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置[M].北京:中國電力出版社，2007.

[4] 謝亞楠.電磁場理論[M].北京:清華大學(xué)出版社，2011.