美媒:科学家发明可穿戴发电机 利用尿液供电
美媒称,日前,一双嵌入了生物燃料电池(MFC)的袜子成功为一台无线发射器提供了动力,并向一台个人电脑发射了号。这种MFC以尿液为燃料,靠穿戴者行走带动循环。这是 依靠基于MFC技术的可穿戴发电机提供动力的自给式发电系统。
据美国每日科学网站12月11日报道,有关这项研究成果的科技论文发表在美国《生物灵感和仿生学》双月刊上。
论文称,这项试验是由英国西英格兰大学布里斯托尔生物能源中心的扬尼斯·耶罗普洛斯教授带领的。
报道称,袜子中嵌入的柔软MFC以新鲜尿液为燃料,依靠穿戴者的行走来发电。通常来讲,续流MFC依靠一台主电动泵来让尿液在电池中循环,不过本项试验完全依靠的是人体运动。该试验使用的手动泵类似于简单的鱼循环系统,行走动作可以使尿液在MFC中循环并发电。安装在脚后跟下的软管可以借由行走动作确保频繁的液体推挽。这一可穿戴MFC系统成功地为一块无线传输板供电,使其每两分钟向由个人电脑控制的接收模块发射一条息。
耶罗普洛斯说:“我们此前曾用以尿液为燃料的MFC为一部供电,这次想看一下我们是否能用可穿戴技术复制这一成功。我们同样想让这一系统做到完全自给,仅靠人力供电——尿液作为燃料、脚部运动作为泵。”
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发电机的分类、原理、结构、使用方法,告别小白,一文全明白
发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。
发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备,它由水轮机、汽轮机、机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。
一、发电机的分类
发电机组中的发电机是将机的机械能转变为电能的装置,是电力的输出部分。发电机组的种类较多,通常可按以下方法进行分类:
①按使用条件不同,发电机组可分为陆用和船用两大类,陆用机组又可分为固定式和移动式(拖车式)两类。
②按陆用机组使用要求的不同,发电机组可分为普通型、自动化型、低噪声型和低噪声自动化型。
③按发电机输出电流性质的不同,发电机组可分为交流发电机组和直流发电机组。
④按交流同步发电机励磁方式的不同,发电机组可分为装备旋转交流励磁机励磁系统的机组和装备静止励磁机励磁系统的机组;
⑤按发电机组用途的不同,发电机组可分为常用发电机组、备用发电机组、应急发电机组。
二、发电机的工作原理
1、发电机
机驱动发电机运转,将的能量转化为电能。在机汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化 充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小,温度迅速升高,达到的燃点。被点燃,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行,称为‘作功’。
2、发电机
机驱动发电机运转,将的能量转化为电能。在机汽缸内,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行作功。
无论是发电机还是发电机,都是各汽缸按一定顺序依次作功,作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量,从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与动力机曲轴同轴安装,就可以利用动力机的旋转带动发电机的转子,利用‘电磁感应’原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流。
三、发电机的结构
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
四、发电机的使用方法
发电机组的电压变化率约为20~40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此,随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反,对于感性和纯电阻性负载,它是上升的,而在容性负载下,一般是下降的。
(1)机组启动前的准备:
1.检查润滑油的油位、冷却液液位、量;
2.检查机的供油、润滑、冷却等系统各个管路及接头有无漏油漏水现象;
3.检查电气线路有无破皮等漏电隐患,接地线电气线路是否松动,机组与基础的连接是否牢固;
4.若环境温度低于零度时,须在散热器内添加一定比例的防冻剂;
5.发电机组 次启动或停机较长时间后再次启动,应先用手压泵排尽系统内的空气。
(2)启动:
1.合上控制箱内的保险后,按启动按钮,按下按钮3~5s,若启动不成功,应等20s左右再次启动。若多次启动不成功,应停止启动操作,排除电瓶电压或油路等故障因数后,再次启动;
2.启动时应观察几油压力,若油压无显示或很低时,应立即停车检查。
(3)运行:
1.机组启动后,检查控制箱模块各项参数;机油压力、水温、电压、频率等;
2.通常情况下,机组启动后转速直接达到额定转速;有怠速要求的机组,怠速时间一般为3~5min,怠速时间不易过长,否则可能烧坏发电机相关元器件;
3.检查机组油路、水路及电器的渗漏情况;
4.检查机组各连接处的紧固情况,看有无松动和剧烈振动;
5.观察机组各种保护和监视装置是否正常;
6.当转素达到额定转速,起空载运行的各项参数稳定后,合闸供电;
7.检查确认控制屏各项参数是否在允许的范围内,再次检查机组的振动,有无三漏及其他故障;
8.机组运行时严禁超载。
(4)正常停机:
停机前必须先分闸,一般情况卸载后需运行3~5min停机。
(5)紧急停机:
1.发电机组运转出现异常情况时,必须立即停机;
2.紧急停机时,按下急停按钮或将喷油泵停机控制手柄迅速推倒停车位置。
(6)保养事项:
1.机滤芯更换时间为300H;空气滤芯更换时间为每400H;机油滤芯 次更换时间为50H,以后为250H。
2.机油 次更换时间为50H,以后机油正常更换时间为每250H。
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你知道发电机的泵喷嘴系统分为哪三部分吗
泵喷嘴供给系统高压部分主要山分配管、驱动装置和泵喷嘴组成。泵喷嘴一般均直接安装在气缸盖上,低压由低压输油泵先送入气缸盖上的油道中,然后再分别向固定在缸盖上的泵喷嘴供油。低压送人泵喷嘴,由泵喷嘴内的柱塞在凸轮轴、推杆、摇臂及回位弹簧的作用驱动下往复运动,将低压升压,然后由泵喷嘴喷出。
由于泵喷嘴是每缸一个,所以每个泵喷嘴上,均有一个控制泵喷嘴喷油提前角和喷油量的电磁阀,电磁阀由ECU控制其开启和关闭时刻。由此可知,ECU必须有判缸信号和曲轴转速信号,以便准确掌握是哪个气缸处于压缩行程,并判断活塞运动距上止点前的角度,然后才能控制该缸电磁阀的通断,以保持发电机工况对喷油正时和喷油量的要求。
发电机泵喷嘴可分为三部分,即高压形成部分、雾化喷射部分和电控电磁阀部分。
高压形成部分高压形成部分由凸轮、柱塞和回位弹簧组成。凸轮在凸轮轴带动下旋转,凸轮压动泵喷嘴柱塞上下往复运动,使柱塞与套筒之间的容积发生变化,将泵腔内的形成高压,并由泵喷嘴喷人气缸。
泵喷嘴供给系统的喷射过程包括高压腔充注阶段、预喷射阶段、主喷射阶段和喷射结束阶段。
①高压腔充注阶段。这个阶段的作用是向高压腔充注,为喷射循环做准备。其工作过程如下:泵柱塞在弹簧压力作用下向上移动,这样使高压腔内容积扩大。泵喷嘴电磁阀不动作,电磁针阀处于静止位置,供油管到高压腔的通道打开,供油管内的油压使流人高压腔。
②预喷射阶段。在主喷射阶段开始之前,少量在低压下喷人燃烧室,使燃烧室内的压力和温度上升,可以减少点火延迟(点火延迟是开始喷油和燃烧室内压力开始上升之间的时间),这段时间应该短暂,否则在此期间喷油量大,压力会突然上升并产生很大的燃烧噪声。在预喷射循环和主喷射循环之间的“喷射间隔",燃烧室内的压力平缓上升,而不是一个突然的压力上升,使得燃烧噪声低,排放的氮氧化合物也少。
喷射凸轮通过摇臂将泵柱塞压下,将高压腔内的排出供油管。发电机ECU将给泵喷嘴电磁阀通电,在此时,电磁阀针阀被压人阀座内,关闭高压腔到供油管的通道,高压腔内开始产生压力。当压力达到18MPa时,压力高于喷射弹簧,玉力,喷射针阀上升
喷嘴针阀打开后,预喷射立即结束。上升的压力使辅助柱塞下移,使高压腔内容积扩大。于是,压力瞬时下降,喷嘴针阀关闭,此时,预喷射结束。辅助柱塞的下移增加了喷嘴弹簧的压紧程度。在接下来的主喷射循环,若想再次打开针阀,油压必须比预喷射过程中的油压高。
③主喷射阶段。这个阶段的作用是以高喷射压力将喷人燃烧室。空气和混合、雾化良好,充分燃烧,从而减少排放污染并确保发电机高效率运转。喷嘴针阀关闭后短时间内,高压腔内压力立即重新上升。喷嘴电磁阀仍然关闭,泵柱塞下移。约30MPa时,压力高于喷嘴弹簧作用力,喷嘴针阀再次上升,主喷油开始。压力上升到205MPa时,进人高压腔的多于经喷孔喷出的。发电机 功率时的喷油压力 ,高转速时,喷人的油量也大,发电机 功率时的喷油压力 。
当发电机ECU停止给泵喷嘴电磁阀通电时,被泵柱塞排出到供油管,压力下降。喷嘴针阀关闭,喷嘴弹簧将旁通活塞压回开始位置,主喷射循环结束。
④喷射结束阶段。主喷射循环结束后,进人喷射结束阶段。此时压力迅速下降,喷嘴迅速关闭。防止在低喷射压力下以大颗粒滴人燃烧室,造成燃烧不完全,排放污染严重。维曼发电机租赁