小型立式垂直轴风力发电机
摘要
基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。
其次，在老师的帮助下制作了限速控制的模型。通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果，并且验证了程序是否正确，以及电路的设计是否合理。
最后，模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行，程序正确，电路设计合理。为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。
关键词：风力发电；限速控制系统；小型风力发电机；小型垂直轴风力发电机。
Abstract
Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator.
Secondly，I have manufactured the regulating control model. Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality, and has confirmed the procedure to be whether correct, as well as electric circuit's design to be whether reasonable.
Finally，Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible, the procedure is correct, the circuit design is reasonable. It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator.
Key words：Wind power generation；Regulating control system；Small wind-driven generator；Small vertical axis wind-driven generator.
目录
摘要 ....................................................................ⅠABSTRACT ...............................................................Ⅱ
第一章 概述 ...........................................................1
1.1 风力发电机概况 ....................................................1
1.2 风力发电机的研究现状 ............................................1
1.2.1 国外风力发电机的研制情况 .....................................1
1.2.2 国内风力发电机的研制情况 ....................................2
1.3 研究风力发电机的目的和意义 .......................................4
1.4 我国的风能资源及其分布 ...........................................5
第二章 风力机理论 ....................................................8
2.1 基本公式 ........................................................8
2.1.1 风能利用系数 ................................................8
2.1.2 风压强 ......................................................8
2.1.3 阻力式风力机的最大效率 ......................................8
2.2 工作风速与输出功率 ..............................................9
2.2.1 风力发电机的输出效率 .........................................9
2.2.2 工作风速与输出功率 ............................................9
2.2.3 启动风速和额定风速的选定 .....................................10
2.3 风能利用与气象 ..................................................12
2.3.1 风的观测对风能利用的意义 .....................................12
2.3.2 风能利用中需要的气象调查 .....................................13
2.4 风的观测 ........................................................13
第三章 风力发电机方案和结构设计 ....................................14
3.1 小型垂直式风力发电机方案设计 ....................................14
3.2 风叶 ............................................................14
3.3 行星齿轮加速器设计计算 ..........................................14
3.3.1 设计要求 .....................................................15
3.3.2 选加速器类型 .................................................16
3.3.3 确定行星轮数和齿数 ............................................16
3.3.4 压力角()的选择 ..............................................16
3.3.5 齿宽系数的选择 ................................................17
3.3.6 模数选择 ......................................................17
3.3.7 预设啮合角 ....................................................17
3.3.8 太阳轮与行星轮之间的传动计算 ..................................17
3.3.9 行星轮与内齿轮之间的传动计算 ..................................18
3.3.10 行星排各零件转速及扭矩的计算 ..................................18
3.3.11 行星排上各零件受力分析及计算 ..................................19
3.3.12 行星齿轮传动的强度校核计算 ....................................20
3.4 电磁离合器设计计算 ...............................................24
3.4.1 选型 ..........................................................24
3.4.2 牙嵌式电磁离合器的动作特性 ....................................24
3.4.3 离合器的计算转矩 ..............................................24
3.4.4 离合器的外径 ..............................................24
3.4.5 离合器牙间的压紧力 ...........................................24
3.4.6 线圈槽高度 ...................................................24
3.4.7 磁轭底部厚度 ................................................25
3.4.8 衔铁厚度 ...................................................25
第四章 限速控制系统方案设计 ..........................................26
4.1 设计限速控制系统的目的 ...........................................26
4.2 限速控制系统方案分析 .............................................26
4.3 单片机 ............................................................26
4.4 信号采集 .........................................................26
4.5 电路 .............................................................26
4.6 限速控制程序 ...................................................27
4.6.1 定时器周期 ....................................................27
4.6.2 程序流程图 ....................................................27
4.6.3 限速控制程序....................................................28
第五章 控制系统总体分析 ..............................................30 5.1 实验和模型设计的目的 ............................................30
5.2 模型设计 ........................................................30
5.2.1 设计技术指标 ................................................30
5.2.2 模型设计器件 ...................................................30
5.3 电路板 ..........................................................30
5.4 限速控制程序装置 ................................................31
5.5 实验模型结果分析 ................................................32
第六章 结束语 ....................................................33
致谢 .....................................................................34
参考文献 ..........................................................35
参考文献
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