風力發電教學實驗實訓裝置：小型風力發電實訓裝置

時間：2024-12-22 11:22:01

在當今能源轉型與可持續發展的大背景下，可再生能源教育成為了培養未來工程師與科研人員的重要一環。400W風力發電教學實驗實訓裝置，作為這一領域的先進教學工具，不僅為學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革新奠定了基礎。本文將詳細介紹這一裝置的組成、功能特點及其在教學與科研中的應用價值。
一、創新設計，全面覆蓋風力發電流程
該實訓裝置精心設計了七大單元系統：發電單元、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，完整再現了風力發電的全過程。從風能捕捉到最終電能輸出，每一個環節都可通過實際操作進行學習和探索，極大地增強了學生的理論理解與實踐能力。
二、智能化管理，提升教學效率
集成的數字化DSP技術，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，也讓學生有機會接觸到現代電力系統的核心技術。控制面板上的數字儀表和液晶顯示屏，實時反饋系統狀態，幫助教師與學生即時監控實驗進展，確保教學與研究活動的順利進行。
三、強化實踐，深化理解
裝置支持學生親自參與拆裝與移動，這種“動手做”的學習模式，不僅促進了學生對風力發電原理的深刻理解，還激發了他們探索新能源技術的興趣。通過模擬真實工作環境，學生能夠在無風險的條件下，體驗風力發電站的日常運營與維護，為將來的職業生涯打下堅實的基礎。
四、環境友好，寓教于樂
采用節能環保的設計，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，更潛移默化地培養學生的環保意識和社會責任感。離網電源的設計，使得在偏遠或電網不穩定地區也能開展風力發電的教學與實驗，拓寬了教育的可能性。
五、靈活應用，廣泛兼容
憑借其高度的模塊化設計和兼容性，400W風力發電教學實驗實訓裝置適用于不同級別和類型的教育機構，無論是職業高中、普通大學還是研究生科研項目，都能找到合適的應用場景。它既能夠支持基礎教學，也能滿足高級研究和開發的需求，是新能源領域教育與科研的得力助手。
400W風力發電教學實驗實訓裝置以其全面的功能、智能化的管理、強調實踐的教學方式，以及綠色環保的設計理念，為當前乃至未來的能源教育注入了新的活力。它不僅促進了學生對風力發電技術的理解和應用能力，更為培養具有可持續能源理念的人才提供了重要支撐。隨著全球對可再生能源需求的不斷增加，此類實訓裝置將在教育與技術推廣中扮演越來越重要的角色。

SG-T34 小型風力發電實訓裝置

一、系統概述
該裝置由風力發電機、風力發電控制器、電力蓄能單元、逆變模塊、開關控制單元、負載單元、顯示單元共七大單元系統組成，系統能進行風力發電相關全過程實驗，是職高、大學、研究生以風力發電為主課題的研究和培訓、教學的理想產品。
教學特點
Ø  系統實驗平臺集成了室內溫/濕度儀，風速測量系統，讓使用者操作起來更直觀。
Ø  系統采用數字化DSP技術，對蓄電池充放電進行全智能化的管理。
Ø  系統面板上采用直觀的數字儀表和液晶顯示，讓用戶即時了解系統工作狀態。
Ø  系統上的離網電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能。
Ø  風力發電教學實驗系統，可以讓實訓學生自行拆裝移動，使用簡便、節能環保、無污染。
Ø  增加分布式發電原理與實驗模塊，讓學生增加對新知識的理解

二、系統運行技術條件
1.風力系統
Ø  風輪直徑：1.65(m)
Ø  啟動風速：1.5(m/s)
Ø  額定風速：12(m/s)
Ø  安全風速：35(m/s)
Ø  工作形式：上風式永磁同步發電機
Ø  風葉旋轉方向：順時針
Ø  風葉數量：3（片）
Ø  風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
Ø  電機材料：鋁合金&不銹鋼
模擬風洞：
Ø  風量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa
Ø  電壓：三相四線 380VAC
Ø  功率：2.2kW
Ø  調速單元：2.2KW 矢量變頻器，輸出頻率：0-100Hz
2.充電系統
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（機內）
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︰最大充電電流為5.6A
4.離網逆變模塊系統
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：>0.88
Ø  波形失真率≤5%
Ø  工作環境：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
Ø  工作電壓：12VDC
Ø  充電功率：500W
Ø  光伏功率：100W
Ø  風機功率：400W
Ø  充電方式：PWM脈寬調制
Ø  充電最大電流 16.5A
Ø  過放保護電壓 10.5V
Ø  過放恢復電壓 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、溫度補償等功能；
6.負載模塊裝置系統
Ø  風扇：×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  轉速：20rmp/min
Ø  交流LED燈×1個，交流節能燈×1個
Ø  直流模擬負載：12V/24V/28WLED路燈板，帶PWM調光功能，輸出功率可設置
   8、測風系統
Ø 測量范圍   風速：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分鐘連續可設置
Ø 內部存儲： 4M bit
Ø 環境溫度：   -40℃～50℃
Ø 轉速傳感器：0～5000 風力發電機轉速檢測顯示（室內）
Ø 過風速報警中斷輸出功能，可以設備閉環形式連接，增加實驗安全性。
9.顯示裝置系統
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，室內溫、濕度
Ø  風機轉速表：× 1個，5A，  顯示模式︰0.5”LED
10.電氣開關操作臺
   交流漏電開關、緊急停止開關、儀表開關、風機輸入開關、直流輸入開關
  儀表顯示、控制按鈕（開關）、智能型風光互補控制器、風速儀、鼓風機調速。
  11.基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統
1、特點
    當智能控制系統檢測到有漏電或觸電情景出現時，智能控制系統在0.1秒斷開連接，保證人身和財產安全；智能控制系統本身有故障指示燈，用戶可根據智能控制系統故障指示燈顯示判斷出當前故障狀態，便于處理；智能控制系統有掛鎖功能，需要檢修時，在掛鎖位置上鎖，★防止他人上電，檢修更安全。可以采集現場輸出型裝置數據，通過多種物聯網通信方式上傳至云端，實現本地設備的遠程監控。
2、功能
    基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統，可進行用電數據采集、統計、存儲、分析、查詢等。運用前端數據可視化技術將實時的用電數據展示在平臺上，并以圖表的形式提供可視化的用電信息查詢功能；運用數據庫技術實時監測用電設備和線路運行狀況，對異常狀況及時告警，從而預防電氣火災；運用用電系統故障定位技術及時發現并精準定位用電故障點，自動生成故障報告，協助用戶第一時間修復用電系統故障；運用電能質量監測技術實時分析和評估電能質量問題，并提供定制化的治理方案，協助用戶獲得優質電能；運用大數據技術和行業數學模型統計、分析并挖掘基礎的用電數據，基于數據發掘節能潛力，從而提供能效優化方案。滿足用電管理系統可視、安全、可靠、優質和經濟的智慧用電模塊需求。
3、基于物聯網實驗室安全用電智能控制系統由執行裝置與網機組成，技術參數分別為：
（1）執行裝置技術參數
（1）極數：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：可監測線路溫度
（14）過欠壓保護：防止造成人身事故和機械設備損壞
（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
★（17）掛鎖功能，檢修更方便
（2）網機技術參數
（1）內置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）標準RS485接口，可直接串口設備
（6）智能型數據終端，便捷實現數據傳輸功能
★（7）提供強大的中心管理軟件，方便設備管理
★（8）提供便捷的軟件升級和固件更新服務
★（9）提供數據庫數據備份，方便查看歷史數據
（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、監控軟件
Ø  PC監控模塊：監控主機、監控軟件。
Ø  顯示內容：蓄電池電壓、風機電壓、光伏電壓、風機電流、光伏電流、風機功率、光伏功率，能量模擬圖，當前風速（米/秒），當前風向（度），當前風力資源平估。
SG-T34 小型風力發電實訓裝置(圖2)

系統工作主界面

SG-T34 小型風力發電實訓裝置(圖3)

    系統工作數據主界面（可切換不同曲線界面）

三、教學項目及實驗內容
實驗1.風力發電基礎理論原理性實驗
實驗2.風力發電系統設計實驗
實驗3.風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗
實驗4.風力發電相關測量技術實驗
實驗5.風力發電控制技術實驗
實驗6.風力發電電力電子實驗
實驗7.過放保護、過放恢復、過充保護、過充恢復
       均充保護、均充恢復、浮充保護、浮充恢復
實驗8.過風速報警、欠風速報警、液晶顯示風速
實驗9.風力發電系統的直接負載實驗
實驗10.風力發電系統的風速變化影響實驗
實驗11.限速機械保護系統原理實驗
實驗12.限速電控保護系統原理實驗
實驗13.風機過功率保護實驗
實驗14.風機超速保護實驗
實驗15.不同轉速下風力發電曲線實驗
實驗16.風況檢測實驗
實驗17.獨立風機系統實驗
  實驗18. 綜合實驗。
四、主要設備清單

序號	名稱	型號	數量	單位	價格
1	風力發電系統操作臺		1	臺
2	400W風力發電機		1	臺
3	塔架、拉索		1	套
4	轉速儀表（含支架）		1	臺
5	風力發電控制器		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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