風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗實訓(xùn)裝置：小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置

時間：2024-12-22 11:22:01

在當(dāng)今能源轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展的大背景下，可再生能源教育成為了培養(yǎng)未來工程師與科研人員的重要一環(huán)。400W風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗實訓(xùn)裝置，作為這一領(lǐng)域的先進教學(xué)工具，不僅為學(xué)生提供了一個實際操作和深入研究的平臺，更為綠色能源的普及和技術(shù)革新奠定了基礎(chǔ)。本文將詳細介紹這一裝置的組成、功能特點及其在教學(xué)與科研中的應(yīng)用價值。
一、創(chuàng)新設(shè)計，全面覆蓋風(fēng)力發(fā)電流程
該實訓(xùn)裝置精心設(shè)計了七大單元系統(tǒng)：發(fā)電單元、充電單元、電力蓄能單元、逆變模塊、控制單元、負載單元及顯示單元，完整再現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電的全過程。從風(fēng)能捕捉到最終電能輸出，每一個環(huán)節(jié)都可通過實際操作進行學(xué)習(xí)和探索，極大地增強了學(xué)生的理論理解與實踐能力。
二、智能化管理，提升教學(xué)效率
集成的數(shù)字化DSP技術(shù)，對蓄電池充放電實施全智能化管理，不僅提高了實驗的安全性和效率，也讓學(xué)生有機會接觸到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的核心技術(shù)。控制面板上的數(shù)字儀表和液晶顯示屏，實時反饋系統(tǒng)狀態(tài)，幫助教師與學(xué)生即時監(jiān)控實驗進展，確保教學(xué)與研究活動的順利進行。
三、強化實踐，深化理解
裝置支持學(xué)生親自參與拆裝與移動，這種“動手做”的學(xué)習(xí)模式，不僅促進了學(xué)生對風(fēng)力發(fā)電原理的深刻理解，還激發(fā)了他們探索新能源技術(shù)的興趣。通過模擬真實工作環(huán)境，學(xué)生能夠在無風(fēng)險的條件下，體驗風(fēng)力發(fā)電站的日常運營與維護，為將來的職業(yè)生涯打下堅實的基礎(chǔ)。
四、環(huán)境友好，寓教于樂
采用節(jié)能環(huán)保的設(shè)計，整個實驗過程無污染，符合綠色教育的理念。裝置不僅傳授知識，更潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感。離網(wǎng)電源的設(shè)計，使得在偏遠或電網(wǎng)不穩(wěn)定地區(qū)也能開展風(fēng)力發(fā)電的教學(xué)與實驗，拓寬了教育的可能性。
五、靈活應(yīng)用，廣泛兼容
憑借其高度的模塊化設(shè)計和兼容性，400W風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗實訓(xùn)裝置適用于不同級別和類型的教育機構(gòu)，無論是職業(yè)高中、普通大學(xué)還是研究生科研項目，都能找到合適的應(yīng)用場景。它既能夠支持基礎(chǔ)教學(xué)，也能滿足高級研究和開發(fā)的需求，是新能源領(lǐng)域教育與科研的得力助手。
400W風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗實訓(xùn)裝置以其全面的功能、智能化的管理、強調(diào)實踐的教學(xué)方式，以及綠色環(huán)保的設(shè)計理念，為當(dāng)前乃至未來的能源教育注入了新的活力。它不僅促進了學(xué)生對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的理解和應(yīng)用能力，更為培養(yǎng)具有可持續(xù)能源理念的人才提供了重要支撐。隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾?，此類實?xùn)裝置將在教育與技術(shù)推廣中扮演越來越重要的角色。

SG-T34 小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置

一、系統(tǒng)概述
該裝置由風(fēng)力發(fā)電機、風(fēng)力發(fā)電控制器、電力蓄能單元、逆變模塊、開關(guān)控制單元、負載單元、顯示單元共七大單元系統(tǒng)組成，系統(tǒng)能進行風(fēng)力發(fā)電相關(guān)全過程實驗，是職高、大學(xué)、研究生以風(fēng)力發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)、教學(xué)的理想產(chǎn)品。
教學(xué)特點
Ø  系統(tǒng)實驗平臺集成了室內(nèi)溫/濕度儀，風(fēng)速測量系統(tǒng)，讓使用者操作起來更直觀。
Ø  系統(tǒng)采用數(shù)字化DSP技術(shù)，對蓄電池充放電進行全智能化的管理。
Ø  系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字儀表和液晶顯示，讓用戶即時了解系統(tǒng)工作狀態(tài)。
Ø  系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能。
Ø  風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗系統(tǒng)，可以讓實訓(xùn)學(xué)生自行拆裝移動，使用簡便、節(jié)能環(huán)保、無污染。
Ø  增加分布式發(fā)電原理與實驗?zāi)K，讓學(xué)生增加對新知識的理解

二、系統(tǒng)運行技術(shù)條件
1.風(fēng)力系統(tǒng)
Ø  風(fēng)輪直徑：1.65(m)
Ø  啟動風(fēng)速：1.5(m/s)
Ø  額定風(fēng)速：12(m/s)
Ø  安全風(fēng)速：35(m/s)
Ø  工作形式：上風(fēng)式永磁同步發(fā)電機
Ø  風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向：順時針
Ø  風(fēng)葉數(shù)量：3（片）
Ø  風(fēng)葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
Ø  電機材料：鋁合金&不銹鋼
模擬風(fēng)洞：
Ø  風(fēng)量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa
Ø  電壓：三相四線 380VAC
Ø  功率：2.2kW
Ø  調(diào)速單元：2.2KW 矢量變頻器，輸出頻率：0-100Hz
2.充電系統(tǒng)
Ø  額定功率：400(W)
Ø  額定電壓：12/24(V)
Ø  額定電流：33.3/16.7（A）
3.電力蓄能系統(tǒng)（機內(nèi)）
Ø  儲能形式：閥控式密封鉛酸蓄電池
Ø  額定電壓：12V
Ø  額定容量：55Ah
Ø  充電方法（恒壓），循環(huán)︰最大充電電流為5.6A
4.離網(wǎng)逆變模塊系統(tǒng)
Ø  直流輸入電壓：10.5～16.8 VDC
Ø  額定蔬出功率：300W
Ø  輸出電壓：110/220VAC
Ø  輸出波形：純正弦波
Ø  輸出頻率：50Hz
Ø  工作效率：85%
Ø  功率因數(shù)：>0.88
Ø  波形失真率≤5%
Ø  工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃
Ø  相對濕度：﹤90﹪（25℃）
Ø  保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護
5.控制模塊系統(tǒng)
Ø  工作電壓：12VDC
Ø  充電功率：500W
Ø  光伏功率：100W
Ø  風(fēng)機功率：400W
Ø  充電方式：PWM脈寬調(diào)制
Ø  充電最大電流 16.5A
Ø  過放保護電壓 10.5V
Ø  過放恢復(fù)電壓 12.6V
Ø  輸出保護電壓 16.2V
Ø  卸載開始電壓（出廠值）15V
Ø  卸載開始電流（出廠值） 12A
Ø  控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償?shù)裙δ埽?/span>
6.負載模塊裝置系統(tǒng)
Ø  風(fēng)扇：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：1.25A，功率：15W
Ø  交通燈：1組(R,G,B)，額定電壓：12/24V，工作電流：0.8A，功率：9.6W
Ø  馬達：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：0.35A，功率：5W  轉(zhuǎn)速：20rmp/min
Ø  交流LED燈×1個，交流節(jié)能燈×1個
Ø  直流模擬負載：12V/24V/28WLED路燈板，帶PWM調(diào)光功能，輸出功率可設(shè)置
   8、測風(fēng)系統(tǒng)
Ø 測量范圍   風(fēng)速：0～60m/s
Ø 精度      ±0.1m/s
Ø 工作電源：AC 220V±20% 50HZ， DC12V、5V或其他供電。
Ø 記錄間隔： 1分鐘～240分鐘連續(xù)可設(shè)置
Ø 內(nèi)部存儲： 4M bit
Ø 環(huán)境溫度：   -40℃～50℃
Ø 轉(zhuǎn)速傳感器：0～5000 風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速檢測顯示（室內(nèi)）
Ø 過風(fēng)速報警中斷輸出功能，可以設(shè)備閉環(huán)形式連接，增加實驗安全性。
9.顯示裝置系統(tǒng)
Ø  直流電流表：× 1個，20A，顯示模式︰0.5”LED
Ø  直流電壓表：× 1個，50V，顯示模式︰0.5”LED
Ø  交流電壓表：× 1個，500V，顯示模式︰0.5”LED
Ø  交流電流表：× 1個，5A，  顯示模式︰0.5”LED
Ø  交流電壓表：× 1個，50V，顯示模式︰0.5”LED
Ø  交流電流表：× 1個，50A，顯示模式︰0.5”LED
Ø  時間、溫/濕度表：× 1個，-20～99.9℃  顯示時間，室內(nèi)溫、濕度
Ø  風(fēng)機轉(zhuǎn)速表：× 1個，5A，  顯示模式︰0.5”LED
10.電氣開關(guān)操作臺
   交流漏電開關(guān)、緊急停止開關(guān)、儀表開關(guān)、風(fēng)機輸入開關(guān)、直流輸入開關(guān)
  儀表顯示、控制按鈕（開關(guān)）、智能型風(fēng)光互補控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機調(diào)速。
  11.基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)
1、特點
    當(dāng)智能控制系統(tǒng)檢測到有漏電或觸電情景出現(xiàn)時，智能控制系統(tǒng)在0.1秒斷開連接，保證人身和財產(chǎn)安全；智能控制系統(tǒng)本身有故障指示燈，用戶可根據(jù)智能控制系統(tǒng)故障指示燈顯示判斷出當(dāng)前故障狀態(tài)，便于處理；智能控制系統(tǒng)有掛鎖功能，需要檢修時，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全?？梢圆杉F(xiàn)場輸出型裝置數(shù)據(jù)，通過多種物聯(lián)網(wǎng)通信方式上傳至云端，實現(xiàn)本地設(shè)備的遠程監(jiān)控。
2、功能
    基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)，可進行用電數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、存儲、分析、查詢等。運用前端數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將實時的用電數(shù)據(jù)展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時監(jiān)測用電設(shè)備和線路運行狀況，對異常狀況及時告警，從而預(yù)防電氣火災(zāi)；運用用電系統(tǒng)故障定位技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)并精準定位用電故障點，自動生成故障報告，協(xié)助用戶第一時間修復(fù)用電系統(tǒng)故障；運用電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實時分析和評估電能質(zhì)量問題，并提供定制化的治理方案，協(xié)助用戶獲得優(yōu)質(zhì)電能；運用大數(shù)據(jù)技術(shù)和行業(yè)數(shù)學(xué)模型統(tǒng)計、分析并挖掘基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)發(fā)掘節(jié)能潛力，從而提供能效優(yōu)化方案。滿足用電管理系統(tǒng)可視、安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟的智慧用電模塊需求。
3、基于物聯(lián)網(wǎng)實驗室安全用電智能控制系統(tǒng)由執(zhí)行裝置與網(wǎng)機組成，技術(shù)參數(shù)分別為：
（1）執(zhí)行裝置技術(shù)參數(shù)
（1）極數(shù)：3P+N
（2）脫扣特性：C（5-10）In D（10-14）In
（3）額定電流：In 6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A
（4）額定電壓：Ue AC 230V/400V
（5）額定頻率f：50Hz
（6）額定短路分斷能力：Icu10kA
（7）殼架等級額定電流：Inm63A
（8）缺相保護：設(shè)備防燒毀保護模式
（9）漏電保護：元器件損壞保護模式
（10）過載保護：電流過大防燒毀模式
（11）短路保護：碰線防燒毀模式
（12）掛鎖保護：便于維修安全
（13）過溫保護：可監(jiān)測線路溫度
（14）過欠壓保護：防止造成人身事故和機械設(shè)備損壞
（15）漏電或觸電時0.1秒斷開
（16）故障指示燈，便于查看工作狀態(tài)
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（2）網(wǎng)機技術(shù)參數(shù)
（1）內(nèi)置STM32F103C8T6主控芯片
（2）外置8M無源晶振
（3）采用SP3485作為485通信芯片
（4）485防浪涌保護
（5）標(biāo)準RS485接口，可直接串口設(shè)備
（6）智能型數(shù)據(jù)終端，便捷實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能
★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設(shè)備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務(wù)
★（9）提供數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份，方便查看歷史數(shù)據(jù)
（10）尺寸：89mm*67.5mm*20.5mm
（11）重量：70g
（12）電源：AC220V
（13）功耗：1.5W
（14）工作溫度：-25℃ - +70℃
（15）工作濕度：95%
（16）WiFi版最大下行傳輸速率：64kbps
（17）WiFi版最大上行傳輸速率：32kbps
12、監(jiān)控軟件
Ø  PC監(jiān)控模塊：監(jiān)控主機、監(jiān)控軟件。
Ø  顯示內(nèi)容：蓄電池電壓、風(fēng)機電壓、光伏電壓、風(fēng)機電流、光伏電流、風(fēng)機功率、光伏功率，能量模擬圖，當(dāng)前風(fēng)速（米/秒），當(dāng)前風(fēng)向（度），當(dāng)前風(fēng)力資源平估。
SG-T34 小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置(圖2)

系統(tǒng)工作主界面

SG-T34 小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置(圖3)

    系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)主界面（可切換不同曲線界面）

三、教學(xué)項目及實驗內(nèi)容
實驗1.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗
實驗2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗
實驗3.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗
實驗4.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗
實驗5.風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實驗
實驗6.風(fēng)力發(fā)電電力電子實驗
實驗7.過放保護、過放恢復(fù)、過充保護、過充恢復(fù)
       均充保護、均充恢復(fù)、浮充保護、浮充恢復(fù)
實驗8.過風(fēng)速報警、欠風(fēng)速報警、液晶顯示風(fēng)速
實驗9.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接負載實驗
實驗10.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)速變化影響實驗
實驗11.限速機械保護系統(tǒng)原理實驗
實驗12.限速電控保護系統(tǒng)原理實驗
實驗13.風(fēng)機過功率保護實驗
實驗14.風(fēng)機超速保護實驗
實驗15.不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實驗
實驗16.風(fēng)況檢測實驗
實驗17.獨立風(fēng)機系統(tǒng)實驗
  實驗18. 綜合實驗。
四、主要設(shè)備清單

序號	名稱	型號	數(shù) 量	單位	價格
1	風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)操作臺		1	臺
2	400W風(fēng)力發(fā)電機		1	臺
3	塔架、拉索		1	套
4	轉(zhuǎn)速儀表（含支架）		1	臺
5	風(fēng)力發(fā)電控制器		1	臺
6	蓄電池組55Ah		1	組
7	實驗附件		1	套
8	軟件		1	套

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風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗實訓(xùn)裝置：小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置

SG-T34 小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置