小型垂直軸風力發(fā)電系統(tǒng)設計方案(存儲版)
【正文】 使得自由流速比在圓盤處小，貝茨極限由一下微分方程得出[9]： （）式中a為氣流誘導因子。以上結果表明：通過風功率為750W的風力機組， m2，在風速為8m/s的情況下發(fā)電功率為300W。合理選取實度比的原則是在保證風輪氣動特性的條件下，力求使制造葉片的費用最低。圖312 葉片剖面主梁可直接焊接與鋁合金蒙皮上，待主梁與蒙皮連接完成后，在空腹結構內(nèi)填入聚氨酯直接發(fā)泡填充成型。目前普遍使用的永磁同步發(fā)電機主要有FD系列和YF系列，按照功率和轉速選擇發(fā)電機，經(jīng)過查閱《中國電器工程大典第九卷電機工程》 ，現(xiàn)選擇發(fā)電機型號為FD300。代入式()后得到 （）按照主軸扭轉剛度計算直徑： （）其中B為系數(shù)，按《機械設計手冊單行本軸承及其連接表5120》選取，查閱《機械設計手冊單行本軸承及其連接表5120》，主軸額定轉速n為400轉/min,代入式()后得到 （）如果截面上有鍵槽時，應將求得的軸徑增大，其增大值見《機械設計手冊單行本軸承及其連接》表5122，增大值應選7%，最后得出的最小外徑d=?？讖絛外徑D軸承代號極限轉速r/min（脂潤滑）額定動負荷額定靜負荷重量30mm55mm7006C9500 軸承1參數(shù)軸向載荷：徑向載荷按照最不利狀況計算，根據(jù)伯努利方程，氣流作用在葉片上的壓力為： （）作用在4個葉片上的總力為 （）由《機械設計手冊單行本軸承表6212》推薦使用壽命為100000小時, 軸承當量動載荷的計算公式為 （）式中X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)及軸向動載荷系數(shù)。32》得：因為所以應該選擇X=，Y=，代入公式（）得到由《機械設計基礎（第五版）公式163》計算軸承壽命： （）式中：為溫度因數(shù)，按《機械設計手冊單行本軸承表6211》選取1；為沖擊載荷因數(shù)，按《機械設計手冊單行本軸承表6210》；C為額定動載荷，C=；N為主軸額定轉速，n=400r/min；為壽命指數(shù)，對于球軸承取3。m功率 [24VDC](W)at20℃重量kgFDB1100160908035制動器的閉合是通過轉載主軸上面的一個光電編碼器來實現(xiàn)控制的，光電編碼器收集主軸轉速數(shù)據(jù)，主控電路中的單片機對數(shù)據(jù)進行計算，當轉速達到某值時，單片機輸出數(shù)字信號，控制繼電器常開觸點閉合，從而制動器電磁鐵得電，制動器的電磁鐵由蓄電池供電，如圖52所示。工作溫度10℃～70℃啟動力矩5102Nm儲存溫度30℃～85℃轉動慣量4105kgm2工作濕度30~85%（無結霜）軸最大負荷徑向40N,軸向30N重量用光電編碼器對制動器進行控制不僅控制精度高，而且靈活性較大，用戶可以通過簡單的修改數(shù)據(jù)就可以對制動器的觸發(fā)轉速進行修改，這一特點對于不同地方不同環(huán)境下的制動非常有利。拉索布置如圖57所示。 蓄電池選型沈陽松下蓄電池有限公司生產(chǎn)的LCP12100ST型蓄電池滿足我們的設計要求。防銹漆有油性的和水性的兩種，油性防銹漆在材料表面形成油性物質(zhì)，去除難，現(xiàn)在一般很少采用，水性防銹漆使用方便、價格低廉，但是具有一定毒性。風力發(fā)電系統(tǒng)的設計涵蓋了機械領域、電力電子領域及氣象學領域，綜合性較強。37。 結論本文在參照各文獻后做出了垂直軸風力機的一個總體設計方案，此系統(tǒng)能夠在較小風速下啟動發(fā)電，能夠滿足一般家庭的供電，與傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機相比，風能利用率更高，起動風速低，噪音少，應用前景廣闊。 箱體的防銹與密封防銹：箱體材料為鑄鐵，在戶外工作環(huán)境中難免會受到水和空氣的銹蝕，銹蝕后的箱體不僅密封性降低，而且強度也受到影響，因此，必須對箱體進行防銹處理。鉛酸蓄電池廣泛應用于各個行業(yè)，電池價格便宜，為鎘鎳蓄電池的1/6；高倍率放電性能良好，可用于引擎啟動，多用于汽車發(fā)動機的啟動；電池電壓在使用蓄電池中最高，沒有“記憶”效應。塔架用三條拉索固定與地面，每根拉索在水平面投影的夾角為120176。 IHA8030光電編碼器數(shù)據(jù)電源電壓DC+5177。圖51制動器受力要求在十二級風速（約30m/s）時能夠有效制動，下面通過計算力矩來選擇制動器已知由公式（）得制動器所選型號為FDB1100?？讖絛外徑D軸承代號極限轉速r/min（脂潤滑）額定動負荷額定靜負荷重量25mm47mm7006C12000 軸承2參數(shù)按照軸承1校核公式（）對軸承進行校核：軸承當量動載荷按公式（）得：式中X、Y分別為徑向動載荷系數(shù)及軸向動載荷系數(shù)。角接觸球軸承圖43 軸承1的安裝位置軸徑d=30mm,額定轉矩T=。 傳動系統(tǒng)結構設計及計算 傳動軸的設計主傳動軸只承受扭矩，不受彎矩，按空心主軸扭轉強度估算主軸最小直徑： （）其中A為系數(shù)，按《機械設計手冊單行本軸承及其連接表5119》選??；d為軸端直徑，mm；n為軸的工作轉速，r/min；P為軸傳遞的功率，kW；為空心軸的內(nèi)徑d1與外徑d的比值，α=d1/d。瞬時功率為： （）在一個周期內(nèi)對瞬時功率積分獲得平均功率： （）對于三相電流，每相電流等于的線圈電流，實際產(chǎn)生的功率為： （）式中即為功率因數(shù)。 葉片形狀及材料葉片截面結構為主梁蒙皮式，表面材料為鋁合金，主梁采用單向承載能力強的硬鋁材料，O型主梁結構制造簡單，各向受力均衡。 葉片實度風力機葉片的總面積與風通過風輪的面積（風輪掃掠面積）之比稱為實度比（容積比），是風力機的一個參考數(shù)據(jù)。圖39 廈門某日24小時風速監(jiān)測圖風力機的額定風速按照國家標準《GBT 139812009 小型風力機設計通用要求》：風輪掃掠面積小于等于40m2的風力機額定風速Vn在6m/s～10m/s，我們將風力機的風速暫定為8m/s。 Cpλ功率特性曲線風能利用系數(shù)Cp一般是變化的，它隨著風速與風輪轉速變化而變化，葉片尖端線速度與風速之比叫做葉尖速比λ（），為了得到最佳的風能利用率，一般根據(jù)Cpλ曲線來選擇合適的葉尖速比，如圖37所示。圖33 升力型風力發(fā)電機圖34 阻力型風力發(fā)電機垂直軸升力型風力機既有垂直軸風力機結構簡單、維修方便等優(yōu)點，又和升力型風力機一樣具有較高轉速，風能利用率有所提高。
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