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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划压力发电材料(共6篇)海浪压力发电机广泛运用的可行性山东省菏泽第一中学卢新关键词：压电效应、电磁、发电、海浪摘要：压力发电机的理念在于有效利用我们日常生活中的一些废弃能量以及一些难以利用的能量，主要原理是压电效应和电磁感应。此文论述了压力发电原理、实验证明压电效应关于力的大小和压电晶体受力产生的电压大小关系，介绍了海浪发电机(PWG)的原理和可行性分析正文：一.压力发动机原理压电效应利用压电效应和压电材料：对某些材料施一压力或拉力，则除了材料外形有所变化外，由于此类材料之晶格结构具有
2、某种不对称性，外形的变形使内部电子分布呈局部性不均匀而产生一净的电场分布。反之，外加一周期性电压或电场变化，则能使材料产生变形，及一对应的应力，形状变化随外加电压讯号之频率而变，可产生一周期性弹性波或声波，这种效应称为压电效应，这些材料即称为压电材料。压电效应已被应用到与人们生产生活密切相关的许多领域，实现了力电转换等功能。例如用压电陶瓷将外力转换成电能的特性，可以生产出不用火石的压电打火机、煤气灶打火开关、炮弹触发引信等。此外，压电陶瓷还可以作为敏感材料，应用于扩音器、电唱头等电声器件；用于压电地震仪，可以对人类不能感知的细微振动进行监测，并精确测出震源方位和强度，从而预测地震，减少损失。利
3、用压电效应制作的压电驱动器具有精确控制的功能，是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。电磁感应现象和磁极现象利用磁体同极相斥、异极相吸的原理：固定一磁体在装置底部，另一磁体与其磁极相对呈悬浮状，通过对悬浮磁体的施加外力的作用，让磁感线切割线圈来产生电流。二.压电效应实验测试证明问题：当晶体某表面受到一固定方向的外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在其某两个表面上产生极性相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用表面改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。实验过程涉及仪器：实验对象：电压陶瓷元件*实验仪器：普通指针式多用电表、MS82
4、30B深圳华谊31/2数字万用表、DP-J2459型学生示波器、金京五号电池两节。实验过程：1.使用普通指针式多用电表直流高压挡测量，发现每次对元件施加外力，两个电极接出的电压只能使指针略微抖动一下。调低档位，结果依旧。经过分析，更换实验材料和仪器，可能的原因是，因为压电材料产生的电压脉冲持续时间极为短暂，而指针本身的质量和惯性较大，使得指针无法同步体现电压的变化做大幅偏转。2.换用数字液晶多用电表，其无指针惯性影响，应该能读出瞬间高电压来。实验结果依然看不到理想电压，只能看到一些不停变换的低电压数据。更换实验材料和仪器，无果。经过分析起来，这是因为电表响应速度慢，压电材料产生的电压脉冲持续时
5、间短暂，最高瞬间电压响应缓慢，只能显示达到最高电压之后的开始降落过程中的某些随机电压读数。3.示波器实验一。理论分析，由于示波器是利用电子束偏转后打在荧光屏上显示光点移动的，电子束惯性小，仪器测试结果准确。交直流选择开关置于“DC”挡，扫描范围“10100kHz”挡，用X移位和Y移位将水平亮线移到方格坐标的中央部，置X轴上。为估测压电效应的“最高电压幅值”，使用了荧光屏前的“方格坐标系”，定出“电压标尺”：利用接在示波器“Y输入接线柱”上的两根导线，把一节干电池的电压加在示波器上，衰减放在1档位，“Y增益”放在最低，可以看到水平亮线上下跳动两格左右，即两格代表电压。在“Y增益”不变的情况下，再
6、将“Y衰减”放在1000挡，荧光屏前方“格坐标”的两格就可以代表1500V了。将“Y输入接线柱”上的两夹分别接在压电材料的两侧电极，利用一绝缘塑料棒按压材料正面，此时可以在荧光屏上看到原来静止的水平亮线向上跳动又恢复原位。由于荧光屏的余晖作用，水平亮线在示波器上显现出一条高度在2格左右的亮带，表明该脉冲的电压幅值在1500V左右。4.示波器实验二，加大绝缘塑料棒的按压力，发现水平亮线显现的高度增加，即材料脉冲的电压幅值增加。实验结论：实验证明这种束缚电荷的电量与作用力成正比，而电量越多，相对应的两表面电势差也越大。三.海浪压力发电机简要介绍载体板主体为不锈钢制作，外部以乙烯树脂系列涂料，再采用
7、阴极保护，克服海水的腐蚀。压力发电部分采用压电陶瓷多层重叠组合和悬浮磁铁发电。其中压电陶瓷与悬浮磁铁之间刷有铅层涂料。当装置受到外力，压电晶片受到压力产生压电效应。中央载体向下移动，两个永磁体磁极相对，永磁体向下运动，切割磁感线，产生电流。永磁体下方压电晶片收到永磁体压力，产生电流。压电晶片重叠放置使得海浪能量充分利用。海浪压力发电机利用海浪发电做功的设备装置，把海浪的推力与波浮力转换成液压对相斥磁体施压或者直接作用于压电材料上，以此产生可利用的新能量来源。PWG体积小，安装简便，成本低廉，组装方便。适用于海岸、风浪较大的海岛、远洋轮船和海上工作平台，在近海地区以及海上形成一套完整独立的海浪能
8、发电机，为临海城市、海边工程以及海上施工平台提供电力和动力输出。可在海岸及海上长期工作，为海上平台发电、海水淡化、海洋采油、采矿、深海养殖中的提供其所需的动力与电能。亦可采用现代化浮运沉箱进行在海中施工，漂浮作业无海上基建要求，只要锚定即可；应用不锈钢制作机组，选用乙烯树脂系列涂料，再采用阴极保护，可克服海水的腐蚀及海生物的粘附，防止电解液外渗对海水造成污染。此款发电机效用类似于目前应用较为广泛的潮汐发电机组。但是潮汐电站一般建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电投资大，造价较高。PWG体积小，适用于潮汐发电机不易于建设，但是海浪潮汐资源丰富的地区。PWG还
9、可利用多阶梯布置结构，削弱海浪对临海城市、防海大堤、海上工作平台的威胁。利用卫星监控和空中投递相结合的方式，还可以在中小型海啸到来之前，投放大量独立海浪发电机，以此减少海啸造成的损失。创新点：一、采用高效的压电材料堆叠发电和相斥悬浮磁铁双重发电，提高机电转换效率。二、利用压电发电转换迅速的特性，使装置在使用场合具有更充分的能量收集能力。三、使用的储存部分通过外部保护和合理放置确保无泄漏，不会对环境造成污染。四、可采用流水线作业的封装结构，外形美观、安装使用方便。技术关键：选取耐用，便于维护廉价的压电材料；安全高容量耐久的存储元件，累积收集多次机械做功和电磁感应产生的电能；高效的电能收集电路和机
10、械传动件；过载的安全保护、控制装置成本。技术指标：转换效率约20-30；平均输出电压100V；单装置尺寸2*2*5m；输出功率100-150W.利用效益计算：参数设定：1.设备参数(实验计算模型)：设压电材料载体板(即正对海浪面积)为2*2m，海面下中央浮体和固定锚半径5米；载体板上压电材料均匀分布(压电材料相隔有一定距离），有效面积约为载体板的80%,即*。2.计算参数：设PWG综合能量转换效率系数按20%计算。包括：载体板夹角形成海浪浪高的虚动损失；载体板夹角形成后转换为水平投影的面积损失；海水与各个表面摩擦造成的总能量损失；增速过程的效率损失；发电过程的效率损失；直流发电输出的“频变”损
11、失；输变电、蓄能等工艺转换效率损失；以及海浪释放能量后的“浪高”衰减等能量损失。3.设发电海区“年平均”海浪能按/平米计算。计算：海上发电场功率计算公式：10单台发电功率10五面载体板覆盖海浪的总面积有效压电材料分布密度每平米海浪具有的能量综合转换效率。发电功率计算结果：由五面载体板构成的发电单元年平均发电功率约/发电单元。若以10个发电单元集成布阵的“海上发电场”为例，总装机容量年平均约/海上发电场。成本核算：下面以10台发电单元组成的海上发电场为例估算成本，估算结果约为元/度。总投入：万元。其中：装机容量10台发电单元共投入11台，其中1台为保养、维修替换备用设备，共投入：合计111000
12、元/台万元。折旧2年，残值20%约2200元。2年运行费用合计1050万元。其中：无故障运行、检修期为6个月共检修3次，每次约XX元。11台10年共检修33次，10年合计：XX元/次3次/台11台万元运转人工费、管理费、杂费等2年合计小于50000元。2年合计投入：万元产出合计：10台发电量：2年360天/年24小时/天万度。每度电成本约：投入/10年发电量/元/度总结：由以上可以看出，PWG成本低廉，组装拆卸简单，经济效益高，投入多为后期维护和运转人工费，进入规模化发电后，人工成本较低。此处并没有将输电成本以及储电成本计入，是因为PWG可在城市、工程和需电平台周围工作，输电成本低。海风海浪电
13、不与民争地，不影响环境，不消耗化石能源，是纯绿色产品，利国利民。唯一的缺点是需要频繁的后期维护工作。如果在利用近海的海洋风力发电场的供电网络体系，在其周围设立联合发电场，进入国家电网，那么不但增加了发电量，而且节省了巨大的“自备附属设备”的投资。不但进一步降低了发电成本，而且使海洋风力发电的范围扩大，使较深的海体发出廉价电成为可能，且扩大了风电场的范围，使较深的水域也适合风力发电。参考文献：许煜寰等编：铁电与压电材料，科学出版社，北京，1978。W.P.Mason,PiezoelectricCrystalandTheirApplicationtoUltrasonics,NostrandCo.,
14、London,1949.林声和译：压电陶瓷，科学出版社，北京，1979。(,PiezoelectricCeRamics,AcademicPress,1971.)李有观，利用汽车压力发电，电气应用，1991年02期我们走路时还能发电，你相信吗？昨日，68岁的市民石才俊便向记者演示了他的小发明磁悬浮发电地板。步行在“发电地板”上，通过脚对地板的踩压，便能发电，让与地板通过电线相连的灯带瞬间亮起来。石大爷展示他的“发电地板”走路就能发电记者看到，石大爷手中的“发电地板”模型与铺设在房间内的塑料装饰地板无异，但当他扣开地板中间的一处开孔时，发电装置显露出来：中间一块悬浮着的黑色正方型永磁体，其四周放置
15、有软磁体和线圈，从地板中间接出来的电线连接到一根内有60个发光二级管的灯带上。“其实原理很简单，磁体之间通过同极相排、异极相吸原理，让中间正方型永磁体呈悬浮状。然后通过对永磁体的不断踩压，让磁力线不断切割线圈来发电。”石大爷一边说，一边开始做演示，当他用手不断按动地板的中间部位时，灯带开始慢慢变亮。可为红绿灯供电“我这个发电地板最薄可以做到1厘米。”石大爷介绍，他的模型是用一块30厘米30厘米的地板做的，只能安装一个永磁悬浮发电器，每踩一次地板，发电功率可以达到4瓦；在50厘米50厘米的地板上，可同时装四个永磁悬浮发电器，发电功率将会更大“如果将发电地板安装到人行道或马路上，人们行走、车辆通过时挤压地板便能发电。”石大爷说，“发电地板”所发的电还可以通过电容器等进行存储，然后为马路上的红绿灯或其它公共设施供电。音力发电音力发电公司以神奇的“发电地板”初试啼声。这种地板由每块面积50平方厘米的“发电瓷砖”组成，每块“瓷砖”踩一下就能发出瓦特电点亮周围50至100个发
