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发电机维修和发展

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发电机维修和发展

发布日期:2018-02-26 作者: 点击:

 电机的简单修理法 在机组修理过程中,除机体外,其余需修理的总成、合件、零件均换用储备件(修理好的或新购买的),而替换下来的总成、合件、零件,经修理后进入储备仓库作备件用,这种修理方法叫总成互换修理法。这种修理方法减少了因修理总成、合件、零件所耽搁的时间,保证了修理工作的连续性,大大缩短了机组零件的修理时间,提高了生产效率。它适用于同一机型比较多,配件储备比较充足的单位。

②就机修理法 在机组修理过程中,原机拆下的零件、合件、总成等,除报废件外,凡可修复的零件经修复后仍装回原机的修理方法,称为就机修理法。目前,各单位大多采用这种修理方法。采用这种修理方法时,由于各零件、合件或总成的损坏程度不同,修理的工作量和所需修复的时间也各不相同,因而经常影响修理和装配工作的连续性。整机的装配往往需要等待修理时间最长的零件、合件或总成修好后才能进行,其修理时间较长。但对于一般的单位,同一种机型不多,在配件紧缺的情况下,采用这种修理方法是有利的。

近年来,发电机电系统发展迅速,广泛应用于工业、农业、通信、国防、航空航天、医学等领域。小尺寸、低功耗、低成本的微机电节点,通过无线通信方式组成分布式、自组织的无线传感器网络。无线传感器网络采用电力线供电或定期更换电池等传统供电方式。

然而,采用电力线供电方式成本较高、体积与质量较大且维护困难;而采用电池供电寿命有限,且在特定应用场合更换困难。目前,利用环境能量为无线传感器节点供电,已成为解决无线传感器网络能量自给问题的有效方法之一。各种环境能量中,振动能量因其存在广泛,已成为近年来无线传感器网络自供能研究领域的热点。

根据能量转换原理不同,振动发电技术可分为静电式、电磁式及压电式3类。其中,压电发电装置发展最快,其优势在于机电能量转换效率较高、易于与微机电系统集成、成本较低、无电磁干扰且结构简单。

由于压电元件输出电压是交变的,而无线传感器节点通常需要稳定的直流电压,因此需要在压电元件与负载之间设计接口电路。经典电路由整流桥和滤波电路组成,Lefeuvre等人提出了3种由同步开关阻尼电路改进的接口电路,分别是并联同步开关电感电路、串联同步开关电感电路及同步电荷提取电路。其中,并联、串联同步开关电感电路及经典电路均存在负载匹配问题,即仅当负载与最优负载值一致时,压电发电机输出功率才达到最大。相反,同步开关电荷电路输出功率与负载无关,且输出功率可以达到经典电路的4倍以上。

然而,多数同步开关阻尼电路均由DSP处理器及集成电路组成,开关电路本身的功耗甚至超过了压电发电机所能输出的最大功率。因此,本文提出一种自供能的无源同步电荷提取电路,通过建立压电发电机的机电模型,着重研究一种低功耗、输出功率始终保持最优的接口电路,最后通过实验比较了该电路与经典电路的输出功率。

压电发电机利用压电效应,将外界振动激励产生的机械应变转化为压电元件表面电荷的累积,通过不同形式的接口电路将压电元件输出的交流电转换为负载所适用的直流电,并存储在电池或超级电容中,以提供持续、稳定的电源。本文采用悬臂梁式压电发电机,其优点在于梁的变形主要是弯曲变形,相较于杆的纵向振动或轴的扭转振动,易于激发且振动频率较低、能量转换效率较高。

悬臂梁式压电发电机基本结构,压电元件工作在d。模式。如建立坐标系,设悬臂梁的长度、宽度和厚度分别为z,砌和h,压电元件长度、宽度和厚度分别为z叫和h。由于悬臂梁横截面积远小于其纵向尺寸且工作于低频段,可以将该悬臂梁结构看作梁。采用无源同步电荷提取电路的压电发电机实验波形,压电元件电压实验波形图,互感线圈两侧电流实验波形图。可以看出,压电元件电压在峰值处反向至零,反向时间为L-C。振荡周期的1/4;电压反向后,压电元件开路,电压随位移变化。

当无源峰值开关电路检测到压电电压峰值时,开关闭合,次级线圈中无电流,初级线圈中电流从零增至最大值,至开关断开,初级线圈中电流迅速衰减至零,次级线圈为负载供电。

本文根据无线传感器网络对自供能电源的需求,提出了低功耗、自给能量的无源同步电荷提取电路,并应用于悬臂梁式压电发电机。实验结果证明了所述改进的无源接口电路的可行性,电路实际最大输出功率达到1.135mW,为经典电路实际功率的2.98倍以上,与理论分析结果一致,为无线传感器自供电提供了依据。


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