CN109300373A - 一种多功能风力发电试验仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电实验技术领域，具体为一种多功能风力发电试验仪，包括外转子轴流风机、导轨、风轮、三相永磁同步发电机、供电电源、风速仪探头和风速仪读数表，导轨上滑动连接有移动滑块，移动滑块上通过连接组件固定连接三相永磁同步发电机，三相永磁同步发电机电力输出端连接有转换电路，三相永磁同步发电机的主轴端安装有风轮，风速仪探头固定在导轨上，风速仪读数表固定在导轨一侧位置。该种多功能风力发电试验仪，便于控制叶片桨距角的变化角度，还可以改变叶片数量，改变叶片的数量测试其对风机发电效率的影响；风轮设置有五种不同形状的叶片，测试叶片形状对风机发电效率的影响，便于测量叶片长度对风机发电效率的影响。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电实验技术领域，具体为一种多功能风力发电试验仪。
背景技术
近年来，我国风力发电在直驱式永磁风力发电机、小型风力发电仪平台等方面取得了很好的成绩，在风力发电实验设备理论研究方面也取得了一定的进展，对于风力发电的试验，能够定量分析部分风轮叶片的数量、桨距角对风力发电效率的影响情况，但是范围有限。现有的风力发电实验仪器结构简单，仅能演示一些基础的实验，不能从多方面研究风力发电效率的影响因素，不利于实验的拓展与创新。因此，从事多功能风力发电实验仪和风轮的实验拓展设计是一项有意义的工作。
风力发电试验中，风轮的叶片数量、桨距角、形状和长度对风机发电效率影响很大，因此，需要设计相关的试验仪来检测不同的影响因素对风机发电效率的影响情况，以便对其进行研究，鉴于此，我们提出一种多功能风力发电试验仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能风力发电试验仪，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能风力发电试验仪，包括外转子轴流风机、导轨、风轮、三相永磁同步发电机、供电电源、风速仪探头和风速仪读数表，外转子轴流风机固定在风机底座上，且风机底座固定在导轨的左端，导轨上滑动连接有移动滑块，移动滑块上通过连接组件固定连接三相永磁同步发电机，三相永磁同步发电机电力输出端连接有转换电路，三相永磁同步发电机的主轴端安装有风轮，外转子轴流风机的出风方向与风轮所在面垂直，风速仪探头固定在导轨上，风速仪读数表固定在导轨一侧位置。
优选的，转换电路包括整流电路和滤波电路，整流电路由六个整流二极管两个一组串联后再进行并联组成，滤波电路为电容并联滤波，三相永磁同步发电机电力输出端与整流电路相连接，整流电路和LED直流双显数字电流电压表相连接，LED直流双显数字电流电压表和供电电源相连接，供电电源和按键开关相连接。
优选的，外转子轴流风机的型号为YWF4E-400S/200v，且外转子轴流风机一端与电容并联连接，另一端与风源电源开关串联连接。
优选的，连接组件包括固定在移动滑块上的长方形板子，长方形板子上焊接固定有垂直向上的空心连接柱，空心连接柱上同轴螺纹连接有实心连接柱，实心连接柱上端固定连接三相永磁同步发电机。
优选的，风轮包括六边形轮毂、直角支架和叶片，叶片有五种不同的结构，六边形轮毂的中心固定在三相永磁同步发电机的主轴上，叶片通过直角支架连接在六边形轮毂的侧边上。
优选的，直角支架的水平板上开设有一个螺孔，并且直角支架通过螺栓穿过该螺孔连接在六边形轮毂的侧边上；所述直角支架的竖直板上开设有三组双排通孔，叶片通过螺栓穿过双排通孔连接在直角支架上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明中，采用六边形轮毂，并在六边形轮毂的侧边连接直角支架，便于控制叶片桨距角的变化角度，还可以改变叶片数量，改变叶片的数量测试其对风机发电效率的影响；风轮设置有五种不同形状的叶片，测试叶片形状对风机发电效率的影响。
2.本发明中，直角支架的竖直板上的三组双排通孔，可以固定不同的通孔位置调节叶片的长度，便于测量叶片长度对风机发电效率的影响。
3.本发明中，空心连接柱与实心连接柱采用螺纹连接，便于调节风轮的高度。
附图说明
图1为本发明的总装结构主视图；
图2为本发明的总装结构俯视图；
图3为本发明的总装结构左视图；
图4为本发明的电路结构示意图；
图5为本发明的风轮结构示意图；
图6为本发明的直角支架结构示意图；
图7为本发明中五种叶片结构示意图。
图中：1-外转子轴流风机；2-风机底座；3-电容；4-风源电源开关；5-导轨；6-移动滑块；7-空心连接柱；8-长方形板子；9-实心连接柱；10-风轮；101-六边形轮毂；102-直角支架；103-叶片；11-三相永磁同步发电机；12-整流电路；13-滤波电路；14-LED直流双显数字电流电压表；15-供电电源；16-按键开关；17风速仪探头；18-风速仪读数表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种多功能风力发电试验仪包括外转子轴流风机1、导轨5、风轮10、三相永磁同步发电机11、供电电源15、风速仪探头17和风速仪读数表18，外转子轴流风机1固定在风机底座2上，且风机底座2固定在导轨5的左端，导轨5上滑动连接有移动滑块6，移动滑块6上通过连接组件固定连接三相永磁同步发电机11，三相永磁同步发电机11电力输出端连接有转换电路，三相永磁同步发电机11的主轴端安装有风轮10，外转子轴流风机1的出风方向与风轮10所在面垂直，风速仪探头17固定在导轨5上，风速仪读数表18固定在导轨5一侧位置。
本实施例中，转换电路包括整流电路12和滤波电路13，整流电路12没有使用整流桥而是由六个整流二极管两个一组串联后再进行并联组成，可以将正弦交流信号转变为脉动直流信号，滤波电路13为电容3并联滤波，电容3即图4中的电容C1，可以滤除脉动直流中的高频分量，减小脉动直流的脉动程度，而且没有并联负载电阻，数值能够准确显示在LED直流双显数字电流电压表14上，三相永磁同步发电机11电力输出端与整流电路12相连接，整流电路12和LED直流双显数字电流电压表14相连接，LED直流双显数字电流电压表14和供电电源15相连接，供电电源15和按键开关16相连接。
本实施例中，外转子轴流风机1的型号为YWF4E-400S/200v，且外转子轴流风机1一端与电容3并联连接，另一端与风源电源开关4串联连接。
本实施例中，连接组件包括固定在移动滑块6上的长方形板子8，长方形板子8上焊接固定有垂直向上的空心连接柱7，空心连接柱7上同轴螺纹连接有实心连接柱9，实心连接柱9上端固定连接三相永磁同步发电机11。
本实施例中，风轮10包括六边形轮毂101、直角支架102和叶片103，叶片103有五种不同的结构，六边形轮毂101的中心固定在三相永磁同步发电机11的主轴上，叶片103通过直角支架102连接在六边形轮毂101的侧边上，
本实施例中，直角支架102的水平板上开设有一个螺孔，并且直角支架102通过螺栓穿过该螺孔连接在六边形轮毂101的侧边上，直角支架102的竖直板上开设有三组双排通孔，叶片103通过螺栓穿过双排通孔连接在直角支架102上。
本实施例中，在进行对风力发电的实验操作时，通过调节移动滑块6在导轨5上的位置，实现调节风轮10与外转子轴流风机1的出风口距离，通过调节实心连接柱9与空心连接柱7的长度，实现调节风轮10的高度；
打开风源电源开关4，外转子轴流风机1启动，向风轮10输出风力，并利用风速仪探头17检测风速参数，并将检测结果输出至风速仪读数表18显示出来，外转子轴流风机1输出的风力对叶片103施加力的作用从而带动整个风轮10转动，风轮10的转动利用六边形轮毂101带动三相永磁同步电机11工作发电，三相永磁同步电机11发电后将电力输出至转换电路，并由整流电路12和滤波电路13整流滤波后输出，三相永磁同步电机11发电输出的电力参数由LED直流双显数字电流电压表14显示输出，打开按键开关16，LED通电发光。
在本实施例中，由于直角支架102的水平段与六边形轮毂101采用单螺栓连接，因此十分方便调节直角支架102竖直端的桨距角大小，即调节叶片103的桨距角大小，便于检测叶片103桨距角的变化对电机发电效率的影响；还可以改变叶片103的数量，测试其对风机发电效率的影响；如图7，五种不同形状的叶片103，测试叶片103形状对风机发电效率的影响；直角支架102的竖直板上的三组双排通孔，可以固定不同的通孔位置调节叶片103的长度，便于测量叶片103长度对风机发电效率的影响，操作简单便捷。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种多功能风力发电试验仪，包括外转子轴流风机（1）、导轨（5）、风轮（10）、三相永磁同步发电机（11）、供电电源（15）、风速仪探头（17）和风速仪读数表（18），其特征在于：所述外转子轴流风机（1）固定在风机底座（2）上，且风机底座（2）固定在导轨（5）的左端，所述导轨（5）上滑动连接有移动滑块（6），所述移动滑块（6）上通过连接组件固定连接三相永磁同步发电机（11），所述三相永磁同步发电机（11）电力输出端连接有转换电路，所述三相永磁同步发电机（11）的主轴端安装有风轮（10），所述外转子轴流风机（1）的出风方向与风轮（10）所在面垂直，所述风速仪探头（17）固定在导轨（5）上，所述风速仪读数表（18）固定在导轨（5）一侧位置。
2.根据权利要求1所述的一种多功能风力发电试验仪，其特征在于：所述转换电路包括整流电路（12）和滤波电路（13），所述整流电路（12）由六个整流二极管两个一组串联后再进行并联组成，所述滤波电路（13）为电容（3）并联滤波，所述三相永磁同步发电机（11）电力输出端与整流电路（12）相连接，所述整流电路（12）和LED直流双显数字电流电压表（14）相连接，所述LED直流双显数字电流电压表（14）和供电电源（15）相连接，所述供电电源（15）和按键开关（16）相连接。
3.根据权利要求2所述的一种多功能风力发电试验仪，其特征在于：所述外转子轴流风机（1）的型号为YWF4E-400S/200v，且外转子轴流风机（1）一端与电容（3）并联连接，另一端与风源电源开关（4）串联连接。
4.根据权利要求3所述的一种多功能风力发电试验仪，其特征在于：所述连接组件包括固定在移动滑块（6）上的长方形板子（8），所述长方形板子（8）上焊接固定有垂直向上的空心连接柱（7），所述空心连接柱（7）上同轴螺纹连接有实心连接柱（9），所述实心连接柱（9）上端固定连接三相永磁同步发电机（11）。
5.根据权利要求1所述的一种多功能风力发电试验仪，其特征在于：所述风轮（10）包括六边形轮毂（101）、直角支架（102）和叶片（103），所述叶片（103）有五种不同的结构，所述六边形轮毂（101）的中心固定在三相永磁同步发电机（11）的主轴上，所述叶片（103）通过直角支架（102）连接在六边形轮毂（101）的侧边上。
6.根据权利要求5所述的一种多功能风力发电试验仪，其特征在于：所述直角支架（102）的水平板上开设有一个螺孔，并且直角支架（102）通过螺栓穿过该螺孔连接在六边形轮毂（101）的侧边上；所述直角支架（102）的竖直板上开设有三组双排通孔，所述叶片（103）通过螺栓穿过双排通孔连接在直角支架（102）上。
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