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风力发电教学实验系统工作原理

风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性,表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。

风力发电教学实验实训装置是由发电单元、充电单元、电力蓄能单元、逆变模块、控制单元、载单元、显示单元共七大单元系统组成,系统能进行风力发电相关全过程实验,是职高、大学、研究生以风力发电为主课题的研究和培训、教学的理想产品。

风力发电教学实验实训装置教学特点:

1、系统实验平台集成了室内温/湿度仪,风速测量系统,让使用者操作起来更直观。

2、系统采用数字化DSP技术,对蓄电池充放电进行全智能化的管理。

3、系统面板上采用直观的数字仪表和液晶显示,让用户即时了解系统工作状态。

4、系统上的离网电源可以为用户提供交流110V/220V纯正弦波交流电能。

5、风力发电教学实验系统,可以让实训学生自行拆装移动,使用简便、节能环保、无污染。

6、增加分布式发电原理与实验模块,让学生增加对新知识的理解

风力发电教学实验实训装置技术参数:

风力系统:

1、风轮直径:1.65(m)

2、启动风速:1.5(m/s)

3、额定风速:12(m/s)

4、安全风速:35(m/s)

5、工作形式:上风式永磁同步发电机

6、 风叶旋转方向:顺时针

7、风叶数量:3(片)   

8、风叶材料:玻璃增强聚丙烯材料

9、电机材料:铝合金&不锈钢

10、模拟风洞:风量:34073 m3/h,1275Pa-2138Pa,2.2kW;

充电系统:

1、额定功率:400(W)

2、额定电压:12/24(V)

3、额定电流:33.3/16.7(A)

电力蓄能系统(机内):

1、储能形式:阀控式密封铅酸蓄电池

2、额定电压:12V

3、额定容量:100Ah

4、充电方法(恒压),循环︰最大充电电流为5.6A

逆变模块系统(机内):

1、直流输入电压:10.5~16.8 VDC

2、额定蔬出功率:300W

3、输出电压:110/220VAC

4、输出波形:纯正弦波

5、输出频率:50Hz

6、工作效率:85%

7、功率因数:>0.88

8、波形失真率≤5%

9、工作环境:温度-20℃~50℃

10、相对湿度:﹤90﹪(25℃)

11、保护功能:极性反接、短路、过热、过载保护

控制模块系统

1、工作电压:12VDC

2、充电功率:500W

3、风机功率:400W

4、充电方式:PWM脉宽调制

5、充电最大电流 16.5A

6、过放保护电压 10.5V

7、过放恢复电压 12.6V

8、输出保护电压 16.2V

9、卸载开始电压(出厂值)15V

10、卸载开始电流(出厂值) 12A

11、控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、输出短路保护、电12、池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿等功能;

负载模块装置系统:

 1、风扇:×1个,额定电压:12/24V,工作电流:1.25A,功率:15W

 2、交通灯:1组(R,G,B),额定电压:12/24V,工作电流:0.8A,功率:9.6W

 3、马达:×1个,额定电压:12/24V,工作电流:0.35A,功率:5W  转速:20rmp/min

 4、交流LED灯×1个,交流节能灯×1个

 5、直流模拟负载:12V/24V/28WLED路灯板,带PWM调光功能,输出功率可设置

显示装置系统:

 1、直流电流表:× 1个,20A, 显示模式︰0.5”LED

 2、直流电压表:× 1个,50V, 显示模式︰0.5”LED

 3、交流电压表:× 1个,500V,显示模式︰0.5”LED

 4、交流电流表:× 1个,5A,  显示模式︰0.5”LED

 5、交流电压表:× 1个,50V, 显示模式︰0.5”LED

 6、交流电流表:× 1个,50A, 显示模式︰0.5”LED

 7、时间、温/湿度表:× 1个,-20~99.9℃  显示时间,室内温、湿度

 8、风机转速表:× 1个,5A,  显示模式︰0.5”LED

 9、风速风向仪:风速:0~45M/S

 风向:0~360°

 精度±0.3M/S±3°

 工作电源:AC220V,50HZ,DC12V可选

 过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速、配有与PC通讯的接口

电气开关操作柜:

1、交流漏电开关、紧急停止开关、仪表开关、风机输入开关、直流输入开关

2、仪表显示、控制按钮(开关)、智能型风光互补控制器、风速仪、鼓风机调速。

监控软件:

1、PC监控模块:监控主机、监控软件。

2、显示内容:蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率,能量模拟图,当前风速(米/秒),当前风向(度),当前风力资源平估。

风力发电教学实验实训装置实验内容:

实验1.风力发电基础理论原理性实验

实验2.风力发电系统设计实验

实验3.风力发电基础理论与应用技术仿真实验

实验4.风力发电相关测量技术实验

实验5.风力发电控制技术实验

实验6.风力发电电力电子实验

实验7.过放保护、过放恢复、过充保护、过充恢复、均充保护、均充恢复、浮充保护、浮充恢复

实验8.过风速报警、欠风速报警、液晶显示风速

实验9.风力发电系统的直接负载实验

实验10.风力发电系统的风速变化影响实验

实验11.限速机械保护系统原理实验

实验12.限速电控保护系统原理实验

实验13.风机过功率保护实验

实验14.风机超速保护实验

实验15.不同转速下风力发电曲线实验

实验16.风况检测实验

实验17.独立风机系统实验

实验18. 综合实验。

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