风力发电叶片数的实验

《风力发电叶片数的实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、投稿類別：物理類篇名：葉片數目對風力發電功率的影響作者：王威筑。私立明道高中。高二12班阮品勳。私立明道高中。高二12班指導老師：賴尚宏老師江淞承老師楊美姍老師葉片數目對風力發電功率的影響壹●前言一、研究動機近年來因全球性能源危機與環保意識抬頭，世界各國也苦於石油與煤炭所造成的各項環境污染，能源的耗竭加上人們的恣意開發，造成能被運用的能源日益減少。今日低污染、高經濟效益的風力資源受到舉世的矚目。「風能總量比地球上可開發利用的水能總量大10倍以上。20世紀70年代，世界發生石油危機以後，科學家開始重視利用風能發電，隨著科技的發展現在已經逐步發展從陸

2、地到海上風能的全方位風能利用。」﹝註一﹞未來風力發電將朝向巨大化、離岸式的應用發展前進，風力發電因風力強烈而穩定的地區較有開發風力發電的效用，台灣沿海、山區及離島富有潛力，都非常值得開發利用。尤其近年來，能源的缺乏加上風車技術的快速發展，使得風力發電的單價已可與傳統的石化能源相比，已成為水力發電之外，最成功的再生資源。嚴重的溫室效應和化石能源的枯竭，當務之急我們應該開發新能源、減緩使用能源的速度，進而減緩地球的負荷。風力發電是源源不絕的也不會產生污染物，所以藉由這次的機會來研究。我們希望藉由在固定單片葉片面積下改變葉片數目，觀察其對發電功率的影響

3、。由於目前市面上比較的主流用法為三片式葉片，且根據收集到的資料顯示，「三片式葉片在產生動力上相當順暢，且旋轉的力量也能達到平衡」﹝註二﹞。所以我們大膽預測：三片式葉片的發電功率最大，其次為五片式＞四片式＞二片式＞一片式。貳●正文風車的種類很多，如依其形狀及旋轉軸的的方式區分，可分為以下兩大類：水平軸式﹝horizontal-axisrotor﹞、垂直軸式﹝vertical-axisrotor﹞。我們以水平軸式風車進行實驗。氣流讓風力葉輪的葉片升起，使轉軸每分鐘可旋轉15~60圈。傳動裝置讓高速軸每分鐘旋轉1200~1800圈，發電機就會產生交流電

4、。由於風速會改變，因此需要控制器內的電力整合電路，才能產生穩定輸出。偏搖傳動裝置讓旋轉翼保持正對著風。在緊急狀況或進行維修的時候，可以利用煞車來停止旋轉翼。馬達、齒輪和軸承會讓葉片以最佳的角度對著風，使升力達到最大，或者在風力太強時將葉片轉開。影響風車轉動的變因有很多，像是風車葉片角度、葉片數目、葉片直徑、葉片形狀等。現在，我們要討論當每片葉片面積相同時，葉片數目對發電功率的影響。我們的實驗以排風機作為風源，吹動裝有實驗用風扇葉片的直流發電機，根據其電壓電流值，測得各式葉片之電功率。一、實驗變因根據這次實驗，我們討論出了影響實驗的變因：操縱變因為

5、風力機所裝上的葉片1葉片數目對風力發電功率的影響數目，有一片式至五片式。而我們發現一片式葉片的葉片會出現平衡問題進而找尋配重的材料，一片式葉片配重的材料為螺絲和螺帽。控制變因為無風及任何環境因子皆相同的狀況下排風機所吹出風的大小、單片葉片面積、葉片材質、葉片與排風機的距離、馬達與地面的距離。應變變因為五組風力機的發出的電壓值（V）及電流值（I）相成所得的電功率（P）。二、材料表一：材料表數量規格備註直流發電機1座排風機1台鋁片5片30cm×30cm×1mm伏特計1台安培計1台mA齒輪1個大剪刀1把風速計1台捲尺1個小型磅秤1台葉片5片螺絲1個一片

6、配重使用螺帽2個一片配重使用螺絲起子1支量角器1支三、實驗步驟（一）葉片製作1、依序畫出一片式至五片式葉片的草圖，其中大長方形區塊為4×10；小長方形區塊為2×1。（單位：公分）2、依序畫出一片式葉扇的葉片到五片式葉扇的葉片，如圖一2葉片數目對風力發電功率的影響圖一：四片式葉片畫在紙上的樣子3、將在白紙上畫的風扇圖以雙面膠輕貼至鋁片上，如圖二，並大剪刀剪下大概形狀後，再一一修改剪齊。圖二：一片式葉片以膠帶貼在鋁片上4、將齒輪上的螺絲孔描至中間圓上，用電鑽鑽孔後，用砂紙磨邊緣，稍微修飾，如圖三。3葉片數目對風力發電功率的影響圖三：從鋁片上剪下的五組

7、葉片5、用板子將葉片壓平使每片皆在同一平面後，扭轉出20°攻角，鎖上齒輪即可測量，如圖四。圖四：以量角器扭轉出攻角（二）測量1、將葉片鎖上直流發電機，如圖五。圖五：葉片鎖上直流發電機2、每30秒紀錄一次毫安培計和伏特計的值，持續五分鐘後即有10組數據的數值並以電流﹝mA﹞乘上電壓﹝V﹞算出電功率，將其平均，並比較一到4葉片數目對風力發電功率的影響五組的電功率(電功率大者則發電效率比較好，如圖六。圖六：毫安培計和伏特計四、實驗結果我們的實驗是在排風機平均風速為40.4m/s、葉片與排風機的距離為3m、馬達與地面的距離為1.6m下進行的。我們的實驗結

8、果如表二所示。表二：實驗數據從表二裡我們發現：兩片式葉片所測量出來的值很不穩定，因為在實驗過程中，葉片在直流發電機上一直不規律的晃動，進