第一次试运行的喜悦很快被现实的难题冲淡。风力发电机的电压不稳和过速问题,成了横在东风小组面前的两座大山。
为了收集数据,林峰让刘工科和田小娟轮流在塔下值守(搭了个简易窝棚),记录风速(简易风杯测速仪)、叶片转速(目测估算)、输出电压和负载情况。他自己则一头扎进草棚,研究解决方案。
`[问题分析:]
`[1. 电压不稳:风力波动导致转速波动,发电机输出电压随之剧烈变化(永磁发电机特性)。]
`[2. 过速风险:无调速装置,强风下转速失控,威胁机械安全。]
`[解决方案探索:]
`[1. 机械调速:离心式调速器(结构复杂,需精密加工)。]
`[2. 气动调速:可变桨距(技术难度高)。]
`[3. 电气卸载:多余电能通过电阻消耗(泄放负载)。]
`[4. 储能缓冲:蓄电池(无)。]
[推荐:泄放负载(简易可行)。]
泄放负载!这是最现实的方案!在风力过大、电压过高时,自动接入一个大功率电阻(泄放电阻),消耗掉多余的电能,从而限制转速和电压。
“做个自动开关!” 林峰对刘工科说,“电压超过一定值(比如18V),就接通泄放电阻!电压降下来,就断开!”
“自动开关?” 刘工科推了推眼镜,“用啥做?继电器?”
“对!电压继电器!” 林峰点头,“或者…做个简易的电压比较电路(晶体管),控制继电器动作。”
“晶体管…我们没有…” 刘工科为难。
“那就用继电器本身!” 林峰思路灵活,“找个线圈电压合适的首流继电器!把发电机输出的交流电整流成首流,给继电器线圈供电!电压高了,继电器吸合,接通泄放电阻!”
[方案:交流整流(二极管)→ 滤波电容(平滑)→ 驱动首流继电器(设定吸合电压)→ 控制泄放电阻通断。]
二极管!滤波电容!这些元件…靠山屯没有!县里也难找!
“二极管…废品站可能有旧收音机拆!” 田小娟提议。
“对!还有滤波电容!” 刘工科也反应过来。
两人立刻跑县里废品站淘宝。运气不错,找到几台报废的电子管收音机,拆到了几个硒整流堆(老式整流元件)和几个油浸纸介电容(耐压足够)。
材料凑齐,开始制作“自动泄放控制器”。
整流:用硒堆将发电机交流输出整流为脉动首流。
滤波:用电容平滑首流电压(仍有纹波)。
继电器:找到一个24V首流继电器(线圈电阻较大)。
泄放电阻:用废电炉丝绕制一个大功率电阻(约10欧姆,500W)。
电路搭好(依旧在胶木板上),接入系统。
再次测试!风起!
发电机运转!电压上升!
整流后的首流电压达到约20V(继电器吸合电压设定在18V)!
“咔哒!” 继电器吸合!泄放电阻接入电路!
“滋啦…” 电炉丝瞬间烧红!散发出灼热的气浪!消耗着巨大的功率!
发电机负载陡增!转速明显下降!输出电压稳定在18V左右!灯泡亮度稳定!
“有效!转速降了!电压稳了!” 刘工科惊喜!
“太好了!” 田小娟也松了口气。
然而,新的问题接踵而至。
泄放电阻工作时,温度极高!电炉丝烧得通红,附近的木板都被烤焦了!安全隐患巨大!而且,能量被白白浪费(烧成热量),效率低下。
“这…这太烫了!容易着火!” 赵铁锤担心地说。
“是啊…太浪费了…” 刘工科也心疼。
[优化方向:泄放能量再利用(如加热水)。]
“把电阻泡水里!” 林峰灵机一动,“做成电热水器!冬天还能给猪圈提供热水!”
“好主意!” 田小娟眼睛一亮。
于是,泄放电阻被装进一个破铁桶里,灌满水,变成了一个简易的“电热桶”。虽然效率依旧不高,但至少利用了部分废热,减少了火灾风险。
解决了电压不稳和过速问题,风力发电机终于可以相对稳定地运行了。虽然输出功率有限(最大约200W),电压波动也比柴油发电大,但它在有风的日子里,为靠山屯提供着宝贵的“免费”电力,主要用于猪圈照明和保温(电热桶),大大减轻了柴油机的负担和油耗。
靠山屯的夜晚,在风力的推动下,多了一抹摇曳而稳定的光亮。
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