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美媒:科學(xué)家發(fā)明可穿戴發(fā)電機 利用尿液供電
美媒稱,日前,一雙嵌入了微生物燃料電池(MFC)的襪子成功為一臺無線發(fā)射器提供了動力,并向一臺個人電腦發(fā)射了信號。這種MFC以尿液為燃料,靠穿戴者行走帶動循環(huán)。這是 依靠基于MFC技術(shù)的可穿戴發(fā)電機提供動力的自給式發(fā)電系統(tǒng)。
據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站12月11日報道,有關(guān)這項研究成果的科技論文發(fā)表在美國《生物靈感和仿生學(xué)》雙月刊上。
論文稱,這項試驗是由英國西英格蘭大學(xué)布里斯托爾生物能源中心的揚尼斯·耶羅普洛斯教授帶領(lǐng)的。
報道稱,襪子中嵌入的柔軟MFC以新鮮尿液為燃料,依靠穿戴者的行走來發(fā)電。通常來講,續(xù)流MFC依靠一臺主電動泵來讓尿液在電池中循環(huán),不過本項試驗完全依靠的是人體運動。該試驗使用的手動泵類似于簡單的魚循環(huán)系統(tǒng),行走動作可以使尿液在MFC中循環(huán)并發(fā)電。安裝在腳后跟下的軟管可以借由行走動作確保頻繁的液體推挽。這一可穿戴MFC系統(tǒng)成功地為一塊無線傳輸板供電,使其每兩分鐘向由個人電腦控制的接收模塊發(fā)射一條信息。
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發(fā)電機進氣門的配氣相位
(1)進氣提前角 在排氣沖程接近終了,活塞到達上止點前,進氣門便開始開啟。從進氣門開始開啟到上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣提前角,一般為10°~30°。進氣門早開,使得活塞到達上止點開始向下移動時,因近期門已有一定開度,所以可較快的獲得進氣通道截面積,減少進氣阻力。
(2)進氣滯后角 在進氣沖程下止點過后,活塞重又上一行一段進氣門才關(guān)閉。從下止點到氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進氣滯后角,一般為40°~80°。進氣門晚關(guān),是因為活塞到達下止點時,由于進氣阻力的影響,氣缸內(nèi)的壓力仍然低于大氣壓,且氣流還有相當(dāng)大的慣性,仍能繼續(xù)進氣。下止點過后,隨著活塞的上行,氣缸內(nèi)壓力逐漸增大,、廣東佛山同城進氣氣流速度也逐漸減小,至流速等于零時,進氣門關(guān)閉的滯后角適合。若滯后角過大會將進入氣缸的氣體重新又壓回進氣管。
由上可見,進氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角,即進氣持續(xù)角,它等于提前角、廣東佛山同城滯后角之和加180°曲軸轉(zhuǎn)角。
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發(fā)電機逆功率保護學(xué)習(xí)
發(fā)電機逆功率保護
發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言,發(fā)電機的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機流向母線,但是當(dāng)發(fā)電機失磁或其他某種原因,發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行,即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達到一定值時,發(fā)電機的保護動作,或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。
1、廣東佛山概述說明
并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機,在汽輪機的主汽門關(guān)閉之后,便作為同步電動機運行:吸收有功功率而拖著汽輪機轉(zhuǎn)動,可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關(guān)閉,汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗,長期運行過熱而損壞。燃?xì)廨啓C和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算,就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、廣東佛山動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算:Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù),取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后,汽輪機維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率,該功率的大小除與汽輪機的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外,還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān),一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時的效率,取0.98~0.99 所以:Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中,Pdz=可取1~1.5%PN。
2、廣東佛山動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時,應(yīng)按照汽輪發(fā)電機主汽門關(guān)閉后允許運行的時間來整定,該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明,當(dāng)汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時,允許運行時間還要長一些。 因此,若按照汽輪機主汽門關(guān)閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時,可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外,投運的大型汽輪發(fā)電機,多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路,此時,動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護,由于動作時間短,在主汽門點閉后很短的時間內(nèi),由于汽輪機及發(fā)電機的慣性,實際逆功率可能很小,因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、廣東佛山原理介紹
當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機,也就是發(fā)電機變成電動機工況),逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態(tài)的不同,可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合,可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、廣東佛山石油等資源,和鍋爐,渦輪蒸汽機配合,可以制成汽輪發(fā)電機,這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、廣東佛山風(fēng)能、廣東佛山原子能、廣東佛山地?zé)?、廣東佛山潮汐、廣東佛山生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外,由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機,異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
何為逆功率?
眾所周知,發(fā)電機的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因,當(dāng)汽輪機失去原動力,而發(fā)電機出口開關(guān)又未能跳閘,則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機,即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率,此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動力時,發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉(zhuǎn),汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起鼓風(fēng)摩擦,特別是在末級葉片可能會引起過熱,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
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