畢業(yè)設(shè)計-小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(已修改)

　

【正文】 ` 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 [摘要 ] 本文介紹了一種小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方案，本系統(tǒng)主要面向沿海高層建筑或邊遠(yuǎn)地區(qū)用戶。經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)資料結(jié)合必要的理論計算，系統(tǒng)采用四片 NACA0012 型葉片構(gòu)成 H 型達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)，利用永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī) 將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過電力電子電路 對蓄電池進(jìn)行充電。文中對主要支撐 件和傳動件 進(jìn)行了必要的結(jié)構(gòu)校核，對所用的兩個角接觸球軸承進(jìn)行了使用壽命校核。最后以垂直軸風(fēng)輪和永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)為主要對象，用solidworks 軟件建立三維模型，設(shè)計風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要零部件，并簡要 介紹其控制電路、選擇蓄電池型號。 [關(guān)鍵字 ] 垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 達(dá)里厄 NACA0012 翼型 ` Design of the Vertical Axis Wind Turbine [Abstract] This is a design of a kind of vertical axis wind turbine which was used in removed rural area or highrise in seaside city based on related theories. By consulting reference sources and necessary mathematical operation,four NACA0012 airfoil blades were used as the poments of the Htype Darrieus. The leadacid bettery was charged by the electrical energy which was generated by a permanent mag synchronous motor with the operation of power electronic circuits. In this article,some constructures such as the main suppoting parts and the angular contact ball bearings were vertified on the intensity and life. By using of the solidworks2021 software,every important part has a 3D model. We also design a control circuit and bettery breifly. [Keywords] Vertical axis Wind turbine Darrieus NACA0012 airfoil ` 目錄 第一章 緒論 ................................................................... 1 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢 ....................................... 1 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展概況 ........................................... 3 第二章 風(fēng)力發(fā)電基本原理 ....................................................... 4 風(fēng)特性 ................................................................. 4 風(fēng)能量 ........................................................... 4 湍流特性 ......................................................... 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架 ................................................... 5 第三章 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電的總體設(shè)計 ........................................... 6 風(fēng)力機(jī)的種類及選擇 ..................................................... 6 垂直軸風(fēng)力機(jī)空氣動力學(xué) ................................................. 8 風(fēng)能利用率 ....................................................... 9 Cpλ功率特性曲線 ............................................... 10 貝茨極限 ........................................................ 10 葉尖速比 ........................................................ 11 風(fēng)力機(jī)的功率及扭矩計算 .......................................... 11 葉片選型 .............................................................. 12 葉片實(shí)度 ........................................................ 13 葉片形狀及材料 .................................................. 14 第四章 電氣設(shè)備及傳動設(shè)計 .................................................... 16 基本原理 .............................................................. 16 法拉第電磁感應(yīng)原理 .............................................. 16 相位角及功率因數(shù) ................................................ 16 轉(zhuǎn)化裝置 .............................................................. 17 直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī) ............................................ 17 電氣系統(tǒng)電路設(shè)計 ................................................ 17 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 ................................................ 18 傳動軸的設(shè)計 .................................................... 18 軸承的計算及選型 ................................................ 20 第 五章 剎車裝置及其他部件設(shè)計 ................................................ 25 剎車裝置 .............................................................. 25 剎車裝置原理 .................................................... 25 剎車結(jié)構(gòu)受力計算 ................................................ 27 塔架的設(shè)計 ............................................................ 28 支撐件受力分析 .................................................. 28 拉索的受力計算 .................................................. 30 蓄電池和選型 .......................................................... 31 蓄電池的種類及工作基本原理 ...................................... 31 蓄電池選型 ...................................................... 32 箱體的設(shè)計 ............................................................ 32 箱體的外形設(shè)計 .................................................. 32 箱體的防銹與密封 ................................................ 33 結(jié)論 ......................................................................... 34 致謝語 ....................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ..................................................................... 36 附錄 ......................................................................... 37 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 引言 當(dāng)前火力發(fā)電仍然是主要的發(fā)電方式，其高污染高能耗正一步步吞噬著地球脆弱的生態(tài)環(huán)境，地球急需一種環(huán)保高效的可再生能源來替代火力發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電不像火力發(fā)電那樣需要大量的煤炭、水力發(fā)電那樣需要建造巨大的水庫，也不像核電那樣需要消耗鈾，它不需要燃料就可以源源不斷地產(chǎn)生能源，建好之后除了日常的維護(hù) 費(fèi)用 外幾乎不需要其他費(fèi)用支持。風(fēng)力發(fā)電的用法很多，既可以并網(wǎng)使用也可以離網(wǎng)使用，可以同太陽能一起使用，也可以單獨(dú)構(gòu)成大型風(fēng)力發(fā)電廠。 風(fēng)力機(jī)的種類千奇百怪，設(shè)計思路五 花八門，充分發(fā)揮了人類豐富的想象力和創(chuàng)造力，按軸的方向分有水平軸風(fēng)力機(jī)、垂直軸風(fēng)力機(jī)，按驅(qū)動方式分有升力型和阻力型等等。 雖然目前世界各地的大部分風(fēng)場所用的風(fēng)力機(jī)為水平軸的 ， 但由于垂直軸風(fēng)力機(jī) ， 尤其提到達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī) ， 有著優(yōu)越的空氣動力性能 ， 提高了效率 ， 并且很大程度降低了造價 ， 所以近年來廣泛受到各國研究人員的關(guān)注。 垂直軸風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)半徑可以小至一兩米，也可以大到數(shù)十米，發(fā)電風(fēng)速范圍比較廣。 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 1 第一章 緒論 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢 隨著能源緊缺及化石燃料對環(huán)境污染日趨 嚴(yán)重 ， 開發(fā)新型能源成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，目前可再生能源有太陽能 、風(fēng)能、 地?zé)崮艿取ｏL(fēng)能發(fā)電是目前為止技術(shù)最為成熟，歷史最為悠久的 發(fā)電方式 ， 是 具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉矗锌赡艹蔀橹匾奶娲茉础?自 13世紀(jì)起，水平軸風(fēng)車產(chǎn)業(yè)就成為了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的主要部分 ，而利用風(fēng)力發(fā)電的歷史可以追溯到 19 世紀(jì)晚期，美國的 Brush 研制了 第 一臺 12kW的直流風(fēng)力機(jī) 。 Golding(1955)、 Shepherd和 Divone(1994)記錄了早期的風(fēng)力機(jī)發(fā)展史。 1931 年， 蘇聯(lián) 制造了一臺 100KW、直徑 30m的Balaclava(巴拉克拉法帽 )風(fēng)力機(jī)； 19 世紀(jì)