ZM2121 Учебное оборудование по ветро- и солнечной энергетике. Дидактическое оборудование. Оборудование для профессионального образования. Учебное оборудование по возобновляемым источникам энергии.

I. Обзор оборудования.
1. Введение.
1.1. Обзор.
Эта учебная система имитирует демонстрационный процесс генерации электроэнергии с помощью ветра и солнца, позволяя студентам изучить процесс генерации электроэнергии с помощью ветра и солнца. Ветрогенератор приводится в действие вентилятором, а солнечная панель – высокопроизводительным металлогалогенным источником энергии. Этот тренажер развивает практические навыки студентов и подходит для инженерных университетов, учебных заведений и техникумов.
1.2. Характеристики.
(1) Тренажер имеет алюминиевую колонную конструкцию со встроенными внутренними измерительными приборами и универсальными колесами в нижней части для удобства перемещения.
(2) Он может использоваться для множества экспериментальных схем и компонентов, студенты могут комбинировать их в различные схемы, проводить различные эксперименты и обучающие материалы.
(3) Учебный стенд с системой безопасности.
2. Параметры производительности
(1) Ветроэнергетическая установка: ветрогенератор состоит из вентиляторного блока и воздуходувки, конструкция выполнена из алюминиевого профиля. Дно установки оснащено универсальными колесами. Габариты вентиляторного блока составляют 800 мм × 800 мм × 1500 мм (длина × ширина × высота), габариты воздуходувки – 800 мм × 800 мм × 1500 мм (длина × ширина × высота).
(2) Солнечная электростанция: полностью алюминиевая конструкция, регулируемая фотоэлектрическая панель, габариты 800 мм × 800 мм × 1200 мм (длина × ширина × высота).
(3) Силовой блок: конструкция из алюминиевого профиля, алюминиевый подвесной короб, габариты 1080 мм
× 300 мм × 740 мм (длина × ширина × высота).
(4) Одиночная солнечная батарея:
Номинальная пиковая мощность: 20 Вт/пик
Ток короткого замыкания: 1,9 А
Пиковый ток: 1,7 А
Напряжение холостого хода: 18,5 В
(5) Технические характеристики вентилятора:
Тип вентилятора: горизонтальное направление вращения
Начальная скорость: 2,5 м/с
Номинальная скорость вращения вентилятора: 10 м/с
Максимальная скорость против ветра: 40 м/с
Номинальная рабочая мощность: 200–500 Вт
Регулировка направления ветра: автоматическая
(6) Технические характеристики аккумулятора:
Напряжение: 12 В
Объем: 12 А·ч
Потери заряда аккумулятора: 10 В ± 1 В
Стандарт исполнения: GB/T 9535
Относительная влажность: 35–85 % относительной влажности (без конденсата)
(7) Рабочее Условия:
Температура -10～+40℃
Температура ≤80℃
Окружающая среда: без коррозионных веществ, без топливной смеси, без большого количества токопроводящей пыли
(8) Мощность:
Потребляемая мощность: ≤5000 Вт
Рабочая мощность: переменный ток 220 В ±5%, постоянный ток 12 В/24 В
Режим работы: непрерывный
Источник питания: последовательное или параллельное подключение
Режим работы: непрерывный
3. Описание системы
Эта система состоит из четырёх компонентов: ветроэнергетической системы, фотоэлектрической системы генерации энергии, системы управления и инверторной системы. Ветроэнергетическая система состоит из воздуходувки, генератора и аккумуляторной батареи. Фотоэлектрическая система состоит из панели фотоэлектрических элементов и аккумуляторной батареи. Система управления состоит из контроллера ветро- и солнечной генерации энергии. Инверторная система состоит из преобразователя частоты и блока нагрузки.
Имитатор ветрогенератора. Эта система использует синхронный генератор с постоянными магнитами и горизонтальным валом. В ней используется воздуходувка для имитации естественного ветра. Воздуходувка может выбирать три скорости ветра. Эта система может имитировать изменение направления и мощности ветра путём изменения скорости и положения воздуходувки, а затем определять эффект генерации в соответствующих условиях. Имитатор ветрогенератора выглядит следующим образом.
Имитатор ветрогенератора
Как показано выше, на левом рисунке изображен ветрогенератор. Выход ветрогенератора — трёхфазный переменный ток напряжением 12 В. Выходная клемма подключена к соединительной коробке, расположенной в нижней части оборудования. На рисунке справа показан блок воздуходувки, питание которого осуществляется от однофазного переменного тока 220 В, 50 Гц. Во время работы необходимо соединить основание двух секций вместе с помощью профильного соединительного стержня, как показано ниже.
Способ подключения имитационного ветрогенератора
2. Имитационная фотоэлектрическая система генерации энергии: эта система использует три солнечные панели мощностью 18 В и 20 Вт, которые могут быть соединены последовательно и параллельно в зависимости от напряжения системы. Система имитирует положение солнечного света, регулируя относительное положение фотоэлектрической панели, что позволяет легко имитировать различные условия солнечного света. Имитационный фотоэлектрический генератор энергии показан ниже.
Выход фотоэлектрической панели подключается к соединительной коробке, расположенной на задней панели устройства, и выводится через клемму безопасности. Номинальное выходное напряжение моноблочной фотоэлектрической панели составляет 18 В, три панели могут работать как по отдельности, так и параллельно.
Моделирование работы фотоэлектрического генератора
3. Комплект аккумуляторов: состоит из двух аккумуляторов 12 В/12 А·ч, не требующих обслуживания и обслуживания. Возможно параллельное соединение в системе 12 В/200 А·ч и последовательное соединение в системе 24 В/100 А·ч. Это способствует пониманию принципов последовательного и параллельного соединения аккумуляторов. Аккумулятор встроен во внутреннюю часть силового блока, выходные клеммы аккумулятора подключены к панели силового блока. На рисунке 1 и 2 обозначены выходы аккумулятора, которые подключаются через красный и черный клеммы.
Аккумулятор силового блока
4. Подвесной блок контроллера: в этом подвесном блоке используется промышленный контроллер заряда, который управляет электроэнергией фотоэлектрической панели ветрогенератора для зарядки аккумулятора. Индикатор на панели отображает рабочее состояние контроллера, позволяет контролировать рабочие параметры системы, а оператор может самостоятельно настраивать параметры. Блок имеет полную защиту от перезаряда и перегрузки по току. Подвесной блок контроллера показан ниже.
На рисунке клеммы 1 и 2 – это входные клеммы аккумулятора. Аккумуляторы могут быть соединены последовательно и параллельно. Входное напряжение – 12 В или 24 В.
Клеммы 3 и 6 – предохранитель. Клеммы 4 и 5 – выходные клеммы контроллера (внимание: выходная клемма контроллера не может быть подключена к мощному электродвигателю).
Клемма 7 – входная клемма панели фотоэлектрических элементов, клемма 8 – входная клемма ветрогенератора.
Коробка для подвешивания контроллера
(1) Вопросы и меры предосторожности при работе контроллера:
a. Строго запрещается неправильное подключение фотоэлектрического модуля и аккумулятора.
b. Строго запрещается прямое короткое замыкание фотоэлектрического модуля и аккумулятора.
c. Строго запрещается использовать электродвигатель для управления генератором, двигателем постоянного тока, импульсным источником питания и другими способами для имитации работы ветрогенератора с целью обнаружения эффекта зарядки. Если это приведет к повреждению контроллера, производитель не несет ответственности за это. d. Перед подключением к аккумулятору измерьте напряжение аккумулятора мультиметром, чтобы убедиться, что оно превышает 80% от номинального. Если напряжение ниже 80%, это может повредить контроллер.
e. В системе 12 В напряжение аккумулятора не должно быть ниже 9 В.
f. В системе 24 В напряжение аккумулятора не должно быть ниже 18 В.
g. Напряжение холостого хода фотоэлектрического модуля не должно превышать удвоенное напряжение аккумулятора.
h. Рабочее напряжение фотоэлектрического модуля не должно быть ниже 1,5-кратного напряжения аккумулятора.
(2) Инструкция по использованию кнопок на панели контроллера
Панель контроллера показана ниже:
A. Индикатор зарядки аккумулятора: отображает состояние зарядки.
B. Индикатор напряжения аккумулятора: отображает состояние напряжения аккумулятора и неисправность системы.
C. Индикатор выходного напряжения: отображает состояние выходного питания.
Изображение панели контроллера

Объяснение состояния индикатора
Состояние индикатора Значение
Светодиод
Зелёный Не горит Не заряжен
Мигает Зарядка
Светодиод
Красный Обычно нет Недостаточное напряжение аккумулятора
Мигает Перенапряжение аккумулятора
Не горит Напряжение аккумулятора в норме
Светодиод
Зелёный Обычно горит Есть выход постоянного тока
Мигает Нет выхода постоянного тока
Не горит Короткое замыкание или перегрузка нагрузки
(1) Подключение контроллера
Шаг 1: подключение к аккумулятору
Внимание:
A. Если клеммы положительного и отрицательного электродов аккумулятора, а также провода, соединяющие их, приведут к короткому замыканию, это может привести к возгоранию или взрыву. Эксплуатируйте устройство с осторожностью.
B. Если напряжение аккумулятора ниже 9 В, оператору строго запрещается вставлять его в контроллер. Недостаточное напряжение или некачественная батарея могут повредить контроллер. Если это приведет к повреждению изделия по вышеуказанной причине, производитель не несет ответственности за гарантию качества и не несет солидарной ответственности!
Внимание:
A. Перед подключением аккумулятора измерьте его напряжение мультиметром.
B. Для системы 24 В убедитесь, что напряжение аккумулятора не ниже 18 В.
C. Для системы 12 В убедитесь, что напряжение аккумулятора не ниже 9 В.
Контроллер автоматически различает 12- или 24-вольтовую систему в зависимости от напряжения аккумулятора.
Внимание:
Если напряжение аккумулятора находится в диапазоне от 16 до 17 В, контроллер определяет «мертвую зону», и контроллер не будет работать должным образом.
Убедитесь, что все соединения выполнены правильно, затем подключите к защитному выключателю. Не подключайте его до подключения.
Шаг 2: Подключение нагрузки
К клемме нагрузки контроллера можно подключать оборудование постоянного тока с номинальным рабочим напряжением, равным номинальному рабочему напряжению аккумулятора. Контроллер будет питать нагрузку, используя напряжение аккумулятора.
Подключите положительный и отрицательный электроды нагрузки к клемме подключения нагрузки. На клемме нагрузки может быть напряжение, поэтому при подключении будьте осторожны, чтобы избежать короткого замыкания. Мы рекомендуем подключить устройство безопасности как к положительному, так и к отрицательному электроду. Во время установки не подключайте устройство безопасности. После установки убедитесь, что все провода подключены правильно, а затем подключите устройство безопасности. Если нагрузка подключена через распределительный щит, то к каждой цепи нагрузки необходимо подключить отдельное устройство безопасности. Ток нагрузки не должен превышать номинальный ток контроллера 10 А. Нагрузкой могут служить светодиодные уличные фонари постоянного тока, контрольно-измерительное оборудование и т. д.
Шаг 3: Подключение фотоэлектрического модуля
Внимание:
A. Фотоэлектрический модуль может генерировать очень высокое напряжение. При подключении соблюдайте меры безопасности.
B. Контроллер может использовать автономные солнечные модули 12 В и 24 В, а также подключать сетевой модуль с разомкнутой цепью, напряжение которого не должно превышать максимальное входное напряжение. Напряжение солнечного модуля в системе не должно быть ниже напряжения системы.
Шаг 4: Подключение ветрогенератора
A. Выберите и используйте ветрогенератор, номинальное напряжение которого (при скорости ветра ниже номинальной) соответствует напряжению аккумуляторной батареи. B. Если вы выбрали вентилятор постоянного тока, два кабеля электродов +/- могут подключаться к двум клеммам из этих трёх. Однако этот вентилятор имеет дешёвый и некачественный встроенный выпрямитель, он нестабилен, имеет высокую частоту отказов и т.д., поэтому мы не рекомендуем использовать вентиляторы такого типа. Наш продукт оснащён высококачественным встроенным выпрямительным модулем.
Шаг 5: проверка подключения
Ещё раз проверьте все соединения, убедитесь, что все положительные и отрицательные электроды на каждой клемме подключены правильно.
Шаг 6: подтверждение включения питания
A. Сначала включите выключатель аккумулятора, включите контроллер.
B. Включите выключатель фотоэлектрического модуля, начните зарядку.
C. Включите выключатель ветрогенератора, начните зарядку.
D. Включите выключатель нагрузки (освещения или контрольного оборудования), нагрузка начнёт работать.
E. Выключатель питания (если оборудование не имеет выключателя питания, проигнорируйте его).
5. Подвесной блок инвертора: оснащен интеллектуальным преобразователем частоты с идентификацией напряжения 12 В/24 В, выходное напряжение 220 В переменного тока, постоянная мощность 600 Вт, пиковая мощность 1000 Вт, эффективность передачи данных более 90%, автоматическая сигнализация низкого напряжения. Подвесной блок инвертора показан ниже.
На рисунке: 1 — переключатель управления, 2 — индикатор состояния (индикатор 12 В, индикатор 24 В, индикатор питания), 3 — входная клемма постоянного тока (12 В или 24 В), 4 — выходная клемма переменного тока 220 В.
Подвесной блок инвертора
6. Подвесной блок прибора. Он может отображать в режиме реального времени напряжение генерации, ток генерации, напряжение зарядки, ток зарядки, напряжение инверсии и ток инверсии. Подвесной ящик для приборов
7. Подвесной ящик для концевой нагрузки: включает в себя лампу накаливания, энергосберегающую лампу и осевой вентилятор. Он позволяет проводить эксперименты с различными типами нагрузки для переменного тока 220 В, преобразованного инвертором.
3.2 Панель управления питанием
(1) Индикатор напряжения и выходного тока
(3) Оснащен индикатором питания и безопасным выходным терминалом питания.
(4) Внутри установлен источник питания переменного тока с функцией защиты от короткого замыкания. Студенты могут наблюдать за внутренней конструкцией силового блока через прозрачное окно.
3.4 Компоненты оборудования
(1) Подвесной ящик контроллера – 1 шт.
(2) Подвесной ящик инвертора – 1 шт.
(3) Подвесной ящик для счётчика – 2 шт.
(4) Подвесной ящик для клеммной коробки – 2 шт.
(5) Безопасный электрический соединительный кабель 4 мм, 40 шт.
4 Список экспериментов
(1) Проверка характеристик аккумулятора: 1) Технические параметры электричества 2) Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов
(2) Эксперимент с контроллером заряда: 1) Эксперимент с обратной защитой 2) Защита контроллера от перезаряда аккумулятора 3) Эксперимент с защитой контроллера от чрезмерного разряда аккумулятора 4) Эксперимент с защитой от разряда
(3) Эксперимент с моделированием ветрогенераторной системы
(4) Эксперимент с управлением зарядкой ветрогенератора
(5) Эксперимент с испытанием рабочей мощности генератора
(6) Эксперимент с испытанием напряжения холостого хода фотоэлектрической батареи
(7) Эксперимент с испытанием тока короткого замыкания фотоэлектрической батареи
(8) Эксперимент с испытанием рабочей мощности фотоэлектрической батареи
(9) Эксперимент по испытанию фотоэлектрической батареи на максимальную мощность при различных Освещение
(10) Эксперимент с выходными характеристиками фотоэлектрической батареи
(11) Эксперимент с принципом управления зарядкой фотоэлектрической батареи
(12) Эксперимент с противозарядкой фотоэлектрической батареи
(13) Эксперимент с последовательным и параллельным соединением фотоэлектрических батарей
(14) Эксперимент с основными принципами работы инвертора
(15) Эксперимент с проверкой формы выходного сигнала простого инвертора
(16) Эксперимент с последовательно-параллельным соединением фотоэлектрических батарей
(17) Эксперимент с основными принципами работы инвертора
(18) Эксперимент с проверкой формы выходного сигнала простого инвертора
(19) Эксперимент с нагрузкой переменного тока силового привода инвертора
(20) Эксперимент с дополнительными ветряными и солнечными генераторами