浮子式直线驱动远海海浪发电装置制造及性能检测实验
发布时间：2021-11-25 15:51
方案设计了一种基于浮子式的直线驱动远海海浪发电装置,实验中利用直线往返电机、半圆柱体泡沫块、水波挡板等模拟远海的海浪。运用直线驱动发电装置进行发电,减少能量在传输过程中的损耗。通过两个感应线圈串联然后探究线圈距离与强磁铁数量之间的最佳匹配数值及对发电效果的影响,最终获得数据并制造出能够稳定发电的装置。同时,在数据监测方面还加入了LED灯、数字显示屏、数码管等进行精确的数据测量。最后,本装置利用多按键式人机互动的方法,使得装置可以作为教具在高中课堂中进行教学,也可以作为科技展示作品,为大众介绍海浪发电、能量转换的概念。
【文章来源】：大学物理实验. 2019,32(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
装置图
圈产生感应电动势。ε=∮LE·dl=－?S?B?t·ds在实验过程中发现，利用强磁铁穿过线圈时，只利用到强磁铁一端磁感应强度较强的区域穿过线圈，另外一端却没有利用到。因此，为了更好的利用条形强磁磁场的特点，将强磁铁两端同时穿过两个串联线圈，使其产生的感应电动势叠加，如图2所示。达到最佳的发电效果。图2发电位置的探究实验中通过固定两个线圈的距离，利用强磁在线圈中运动，寻找一个位置使得强磁铁运动的过程中，通过线圈1时，磁通量增加产生感应电动势，同时线圈2的磁通量减少产生感应电动势，这两个电动势同一时间方向相同，通过串联电路进行叠加。在上述实验探究之后，我们设计了以下装置，通过泡沫浮标上下运功，改变线圈中的磁通量的大小，从而产生感应电动势。装置整体为柱形，整个装置分可为两个部分，内部浮动装置和外壳部分。浮动装置底部用一个浮标支撑整个浮动装置，其中间有一连接装置，连着中部的硬杆，连接装置使得浮标可在硬杆下自由转动以适应海浪的浮动。硬杆的上端为一平台，其上面放置一块强磁铁。外壳呈中空的长方体，外壳上固定有两个线圈，两线圈间放置由中空的泡沫隔板，中间可让强磁铁上下浮动切割磁感线。图3为发电装置示意图。图3发电装置示意图1．3线圈距离、强磁个数［8］对发电电压的影响两个线圈之间的距离会对发电的电压产生影响，如果线圈之间的距离过大，在满足本实验的改变两个线圈的磁通量变化的要求时，则需要较多的强磁个数，然而强磁［9］数量越多，则会增大自身的重力，根据能量守恒定律［10］，波浪能量一定，质量越大，获得速度越小，从而导致浮子上下的速率降低，速率降低则会导致磁通量变化率减?
鲜鍪笛樘骄恐?螅?我们设计了以下装置，通过泡沫浮标上下运功，改变线圈中的磁通量的大小，从而产生感应电动势。装置整体为柱形，整个装置分可为两个部分，内部浮动装置和外壳部分。浮动装置底部用一个浮标支撑整个浮动装置，其中间有一连接装置，连着中部的硬杆，连接装置使得浮标可在硬杆下自由转动以适应海浪的浮动。硬杆的上端为一平台，其上面放置一块强磁铁。外壳呈中空的长方体，外壳上固定有两个线圈，两线圈间放置由中空的泡沫隔板，中间可让强磁铁上下浮动切割磁感线。图3为发电装置示意图。图3发电装置示意图1．3线圈距离、强磁个数［8］对发电电压的影响两个线圈之间的距离会对发电的电压产生影响，如果线圈之间的距离过大，在满足本实验的改变两个线圈的磁通量变化的要求时，则需要较多的强磁个数，然而强磁［9］数量越多，则会增大自身的重力，根据能量守恒定律［10］，波浪能量一定，质量越大，获得速度越小，从而导致浮子上下的速率降低，速率降低则会导致磁通量变化率减小，从而使得感应电动势降低。EP=12m磁v2其中，EP为海浪起伏的势能，m磁是强磁的总质量，而线圈之间的距离过小，一方面满足不了本实验的要求，即当强磁铁运动时，线圈1的磁通量增加，而线圈2的磁通量减少才能使得两个线圈感应电动势方向相同，进行感应电动势的叠加，反而会导致两个线圈之间产生的感应电动势［11］方向相反，相互抵消以及会产生互感现象，导致感应电动势降低。另一方面，强磁铁的数量减少，会导致单位时间内通过线圈的磁通量减小，从而感应电动势降低。E=nΔφΔt因此，需要通过实验才可得知线圈的距离与强磁数量的最优匹配数值。1．4
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机参数双连杆柔性机械臂的可靠性分析[J]. 赵宽,陈建军,曹鸿钧,云永琥. 工程力学. 2015(02)
[2]一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析[J]. 张静,余海涛,陈琦,胡敏强. 电工技术学报. 2013(07)
[3]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 丁力,宋志平,徐萌萌,陶灿辉. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[4]计及绿色能源出力不确定性的输电网线损率概率评估[J]. 文旭,颜伟,黄淼,贾晓峰,李一铭,林烨,宋林滔. 电力系统保护与控制. 2013(01)
[5]浅析大学物理中力学守恒定律的应用[J]. 刘丙国,刘笃举,巩克燕,贺春元. 科技信息. 2011(03)
[6]用强磁铁做电磁学实验[J]. 申高文. 物理教师. 2009(11)
[7]感应起电机起电原理的实验探究及其解释[J]. 朱向阳,崔缨子. 物理实验. 2009(08)
[8]二极管伏安特性曲线测试电路的改进[J]. 邵建新. 物理实验. 2002(03)
[9]直动推杆式直线减速器的接触强度计算[J]. 周传喜,黄清世,李焕成. 机械. 2001(06)
[10]一个验证反电动势的演示实验[J]. 严锁堂. 物理实验. 1994(05)
本文编号：3518457
【文章来源】：大学物理实验. 2019,32(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
装置图
圈产生感应电动势。ε=∮LE·dl=－?S?B?t·ds在实验过程中发现，利用强磁铁穿过线圈时，只利用到强磁铁一端磁感应强度较强的区域穿过线圈，另外一端却没有利用到。因此，为了更好的利用条形强磁磁场的特点，将强磁铁两端同时穿过两个串联线圈，使其产生的感应电动势叠加，如图2所示。达到最佳的发电效果。图2发电位置的探究实验中通过固定两个线圈的距离，利用强磁在线圈中运动，寻找一个位置使得强磁铁运动的过程中，通过线圈1时，磁通量增加产生感应电动势，同时线圈2的磁通量减少产生感应电动势，这两个电动势同一时间方向相同，通过串联电路进行叠加。在上述实验探究之后，我们设计了以下装置，通过泡沫浮标上下运功，改变线圈中的磁通量的大小，从而产生感应电动势。装置整体为柱形，整个装置分可为两个部分，内部浮动装置和外壳部分。浮动装置底部用一个浮标支撑整个浮动装置，其中间有一连接装置，连着中部的硬杆，连接装置使得浮标可在硬杆下自由转动以适应海浪的浮动。硬杆的上端为一平台，其上面放置一块强磁铁。外壳呈中空的长方体，外壳上固定有两个线圈，两线圈间放置由中空的泡沫隔板，中间可让强磁铁上下浮动切割磁感线。图3为发电装置示意图。图3发电装置示意图1．3线圈距离、强磁个数［8］对发电电压的影响两个线圈之间的距离会对发电的电压产生影响，如果线圈之间的距离过大，在满足本实验的改变两个线圈的磁通量变化的要求时，则需要较多的强磁个数，然而强磁［9］数量越多，则会增大自身的重力，根据能量守恒定律［10］，波浪能量一定，质量越大，获得速度越小，从而导致浮子上下的速率降低，速率降低则会导致磁通量变化率减?
鲜鍪笛樘骄恐?螅?我们设计了以下装置，通过泡沫浮标上下运功，改变线圈中的磁通量的大小，从而产生感应电动势。装置整体为柱形，整个装置分可为两个部分，内部浮动装置和外壳部分。浮动装置底部用一个浮标支撑整个浮动装置，其中间有一连接装置，连着中部的硬杆，连接装置使得浮标可在硬杆下自由转动以适应海浪的浮动。硬杆的上端为一平台，其上面放置一块强磁铁。外壳呈中空的长方体，外壳上固定有两个线圈，两线圈间放置由中空的泡沫隔板，中间可让强磁铁上下浮动切割磁感线。图3为发电装置示意图。图3发电装置示意图1．3线圈距离、强磁个数［8］对发电电压的影响两个线圈之间的距离会对发电的电压产生影响，如果线圈之间的距离过大，在满足本实验的改变两个线圈的磁通量变化的要求时，则需要较多的强磁个数，然而强磁［9］数量越多，则会增大自身的重力，根据能量守恒定律［10］，波浪能量一定，质量越大，获得速度越小，从而导致浮子上下的速率降低，速率降低则会导致磁通量变化率减小，从而使得感应电动势降低。EP=12m磁v2其中，EP为海浪起伏的势能，m磁是强磁的总质量，而线圈之间的距离过小，一方面满足不了本实验的要求，即当强磁铁运动时，线圈1的磁通量增加，而线圈2的磁通量减少才能使得两个线圈感应电动势方向相同，进行感应电动势的叠加，反而会导致两个线圈之间产生的感应电动势［11］方向相反，相互抵消以及会产生互感现象，导致感应电动势降低。另一方面，强磁铁的数量减少，会导致单位时间内通过线圈的磁通量减小，从而感应电动势降低。E=nΔφΔt因此，需要通过实验才可得知线圈的距离与强磁数量的最优匹配数值。1．4
【参考文献】：
期刊论文
[1]随机参数双连杆柔性机械臂的可靠性分析[J]. 赵宽,陈建军,曹鸿钧,云永琥. 工程力学. 2015(02)
[2]一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析[J]. 张静,余海涛,陈琦,胡敏强. 电工技术学报. 2013(07)
[3]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 丁力,宋志平,徐萌萌,陶灿辉. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[4]计及绿色能源出力不确定性的输电网线损率概率评估[J]. 文旭,颜伟,黄淼,贾晓峰,李一铭,林烨,宋林滔. 电力系统保护与控制. 2013(01)
[5]浅析大学物理中力学守恒定律的应用[J]. 刘丙国,刘笃举,巩克燕,贺春元. 科技信息. 2011(03)
[6]用强磁铁做电磁学实验[J]. 申高文. 物理教师. 2009(11)
[7]感应起电机起电原理的实验探究及其解释[J]. 朱向阳,崔缨子. 物理实验. 2009(08)
[8]二极管伏安特性曲线测试电路的改进[J]. 邵建新. 物理实验. 2002(03)
[9]直动推杆式直线减速器的接触强度计算[J]. 周传喜,黄清世,李焕成. 机械. 2001(06)
[10]一个验证反电动势的演示实验[J]. 严锁堂. 物理实验. 1994(05)
本文编号：3518457
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