旋轉放電裝置的實現與實際應用

【摘要】近幾年來，能源短缺和環境污染問題成為世界關注的焦點問題，轉變傳統高能耗、高污染的經濟增長方式，大力推進節能減排，以低能耗、低排放為發展目標，可持續發展，已經成為世界各國經濟發展不約而同的選擇。借此為契機我們本次通過對旋轉發展裝置的研究將浪費掉的機械能轉變為電能，從而達到節能減排的問題。本文主要介紹本次研究創新的簡述和結果分析與總結。

【關鍵詞】法拉第；磁；電；電池；齒輪；旋轉

一、引言

隨著人們環保意識的不斷增強，各種各樣的環保產品和替代能源也是曾出不窮。人力發電也是其中的一種比較流行的思路，現在很多城市建筑物中都安裝了普通的手動旋轉門，基本上每一個大中城市都有成千上萬扇這樣的旋轉門，尤其公共場所更為突出，這些旋轉門旋轉時所做的功都沒有被利用起來，白白地流失掉。通過人的力量推動們的轉動，通過動能產生電能儲存起來。通過這種方法產生的電能可以為大型寫字樓或商場提供一些電力。如果本旋轉發電裝置能夠成功問世可適用于各種帶有旋轉裝置的部件中從而達到節能減排的目的。

二、發電原理

利用法拉第電磁感應定律即電磁感應定律。

因磁通量變化產生感應電動勢的現象，閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，導體中就會產生電流。這種現象叫電磁感應現象。產生的電流稱為感應電流。這是初中物理課本為便于學生理解所定義的電磁感應現象，不能全面概括電磁感現象：閉合線圈面積不變，改變磁場強度，磁通量也會改變，也會發生電磁感應現象。所以準確的定義如下：因磁通量變化產生感應電動勢的現象。

傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至于感應電動勢時，改變的是自身的磁場，例如改變生成場的電流（就像變壓器那樣）。而至于動生電動勢時，改變的是磁場中的整個或部份電路的運動，例如像在同極發電機中那樣。

三、當今中國能源污染問題分析

近年來，能源短缺和環境污染問題成為世界關注的焦點問題，轉變傳統高能耗、高污染的經濟增長方式，大力推進節能減排，以低能耗、低排放為發展目標，可持續發展，已經成為世界各國經濟發展不約而同的選擇。

作為一個發展中的大國，中國能源問題尤其突出?！敖ㄔO生態文明，基本形成節約能源資源和保護生態環境的產業結構、增長方式、消費模式”的理念，在我黨的十七大報告首次提出，為可持續發展指明了方向，這使人們的目光更多的投到了低碳經濟的發展上。低碳經濟本質是提高能源利用率和大力開發清潔能源，最重要的是能源技術、制度創新和根本性轉變人類生存發展觀念。

為此我們應該倡導形成綠色消費、綠色經營的理念，形成低碳的生活方式。必須轉變公眾和社會的觀念，做任何事都要適度適宜、合理節約。出于對上述問題的研究討論，我們決定了本次研究創新的項目為旋轉發電裝置，將浪費掉的能源進行再利用。因為本次創新研究項目經費有限所以只能做出相對應的模型進行研究討論，但同樣能夠展現出它的原理以及整個發電的過程。

四、旋轉發電的原理簡介

1.旋轉發電的原理簡介

2.框圖解釋

輸入電壓采用市電220V交流電，因所購電機為直流電機所以經過一個整流橋后接入電機；電機安裝齒數為16齒的小齒輪；發電機安裝齒數為100齒的大齒輪，將兩設備鏈接；用電機的動力通過齒輪傳給發電機使之發電。電機產生的直流電會有所不穩定，所以在發電機后接一個穩壓二極管輸出，此時電壓穩定可以接大功率二極管或用蓄電池進行儲存。

3.充電原理分析

恒壓充電時，電源電壓在完整充電時間內保持不變，電池的電壓逐漸升高，隨之電流逐漸降低。恒壓與恒流充電法相比，前者的充電過程接近于完美充電。利用恒壓快速充電，初期電池的電動勢較低，電流處在一個較大值，當充電時間慢慢增長隨之電流逐漸降低。

恒壓充電方法有效地避免了電池過充問題；隨之而來的問題是充電初期的電流較大，會對蓄電池使用壽命造成很大影響，過高的電流會產生大量的熱容易使電池極板彎曲，使電池報廢。

五、各種發電方式分析比較

當今最常見的幾種發電方式為火力發電，水力發電，風力發電，太陽能發電，核能發電，潮汐發電，溫差發電，地熱發電?；鹆Πl電的主要動力來源是燃燒石油，煤和天然氣，發電方式為產生蒸汽，帶動渦輪從從而產生電。核能發電的動力來源原子因核分裂產生具大能量，發電方式為產生蒸汽，帶動渦輪。水力發電動力來源來自于位能轉換成動能，發電方式為由水力直接帶動渦輪產生電。

以上幾種放電方式與我們本次的研究項目課題旋轉發電相比較而言規模過于強大，依靠個人能力難以完成，而且費用較高。而我們的旋轉發電裝置完全不需要借助大自然的能源作為動力來源，而是一些容易被忽略掉的機械能，這樣對于我們而言許多局限性問題都迎刃而解。

六、強化轉速方法

當今社會幾乎所有帶旋轉部件的裝置都包含齒輪，我們的旋轉裝置唯一存在的最大問題就是轉速達不到應有的速度，所以我們決定依靠齒輪比的原理來提高齒輪的轉速從而達到加強能源轉化的效率。所謂齒輪比就是兩個直徑不同的齒輪結合在一起轉動，直徑大的齒輪轉速自然會比直徑小的齒輪轉慢一些，它們的轉速比例其實和齒輪直徑大小成反比，汽車內發動機的轉速經過變速器內的齒輪組改變轉速后才輸往車輪，變速箱內就是有幾組不同齒輪比的齒輪讓駕駛人選擇，以配合車速及負荷，開車時轉檔就是選擇不同齒輪比的組合。

七、電能收集

輸入50V電壓，轉速為1000；理論值50V，實際輸出44.8V

輸入100V電壓，轉速為2000；理論值100V，實際輸出91.5V

輸入220V電壓，轉速為4400；理論值220V，實際輸出198.7V

輸出電流：0.6A 0.6A*3600S=2.16A/S=2160mAh

產生電量90分鐘內可2000mA電池充滿電，實際充滿電池需要至少3小時，因為產生的電流不穩定，在齒輪上有機械損耗，且收集的電能遠遠小驅動電機的電能。

八、結論

我們的實驗發現，利用旋轉門進行發電的效率很低，如果要達到理想效果推門的阻力會增大很多而且儲存的電能與電池本身的放電無法達到理想的水平，所以本次創新我們沒法制作出理想的實物。