1360-家庭小型風力發(fā)電機設計,家庭,小型,風力發(fā)電機,設計 五 邑 大 學畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 開 題 報 告題 目：家庭式小型風力發(fā)電機組的設計院 （系） 機電工程系 專 業(yè) 機械工程及其自動化班 號 AP030813 學生姓名 何依文 指導教師 史天錄 副教授 開題報告日期 2007.3.20 五邑大學教務處制2007 年 3 月1．課題來源及研究的目的和意義本課題來源于江門市朝陽精密制造有限公司和我系合作開發(fā)的5KW風力發(fā)電機組的設計。風能是一種取之不盡，用之不竭，無污染，可再生的能源。世界各國都非常重視它的發(fā)展和利用工作。當石油發(fā)生危機后，人們紛紛把能源轉向新開發(fā)的新能源研究，其中風能占有較大的比例。目前微小型指100W、200W風力發(fā)電機已進入千家萬戶供照明及小型電器用，隨著牧民家用電器和小型生產電器。由于風力資源是不花錢的，評價風力發(fā)電機好壞的核心標準是：性價比。便宜的風力發(fā)電機必然在用材和制造工藝上有所欠缺，由于風力發(fā)電機是一種常年在戶外使用的產品，而自然環(huán)境變化無常，風力發(fā)電機在設計和制造時必須考慮到臺風、風沙、鹽堿腐蝕、高溫、低溫及鹽霧等惡劣環(huán)境的影響。否則，風力發(fā)電機很快就會發(fā)生故障。對用戶來說，用戶不得不經?；ㄙM額外的金錢用以維修，其使用成本甚至比購買機器時的花費還要多。另外，由于經常要維修，使其年發(fā)電量大為降低，直接影響用戶的日常生活。針對以上提出的問題，本文設計出一套使用方便、維護簡單、價格低廉的高性價比的5KW風力發(fā)電機。2．國內外在該方向的研究現狀及分析風能的利用有著悠久的歷史。近年來，資源的短缺和環(huán)境的日趨惡化使世界各國開始重視開發(fā)和利用可再生、且無污染的風能資源。自80 年代以來，風能利用的主要趨勢是風力發(fā)電。風力發(fā)電最初出現在邊遠地區(qū)，應用的方式主要有: 1) 單獨使用小型風力發(fā)電機供家庭住宅使用； 2) 風力發(fā)電機與其它電源聯用可為海上導航設備和遠距離通信設備供電；3)并入地方孤立小電網為鄉(xiāng)村供電。隨著現代技術的發(fā)展，風力發(fā)電迅猛發(fā)展。以機組大型化(50kW～2MW)、集中安裝和控制為特點的風電場(也稱風力田、風田)成為主要的發(fā)展方向。20年來，世界上已有近30個國家開發(fā)建設了風電場(是前期總數的3倍)，風電場總裝機容量約1400萬kW(是前期總數的100倍)。目前，德國、美國、丹麥以及亞洲的印度位居風力發(fā)電總裝機容量前列，且未來計劃投資有增無減。美國能源部預測2010年風電至少達到國內電力消耗的10%。歐盟5國要在2000～2002年達到本國總發(fā)電量的10%左右，丹麥甚至計劃2030年要達到40%。中國是一個風力資源豐富的國家，風力發(fā)電潛力巨大。據1998年統(tǒng)計，風力風電累計裝機22136萬kW，僅占全國電網發(fā)電總裝機的01081%，相對于可開發(fā)風能資源的開發(fā)率僅為01088%。1999年底，我國共建了24個風力發(fā)電場，總裝機268MW。我國風力發(fā)電場主要分布在風能資源比較豐富的東南沿海、西北、東北和華北地區(qū)，其中風電裝機容量最多的是已達72135kW。在未來2～3年內，我國計劃新增風電場裝機容量將在800MW以上，并且將會出現300～400MW的特大型風力發(fā)電場。中國具有豐富的風能資源，在沿海地區(qū)風能的季節(jié)分布還有與水能資源互補的特點。發(fā)展風電既有廣泛的社會需求、豐富的資源條件，又有國外先進成熟的技術可供借鑒，同時風電本身還有許多其它發(fā)電方式無法相比的優(yōu)勢，比如，建設周期短、裝機規(guī)模靈活、不消耗燃料、不污染環(huán)境、不淹沒土地等。國家電力公司已經把風電作為電力工業(yè)的一個重要組成部分，積極爭取一切有利的投資，逐一克服影響開發(fā)風電的障礙，穩(wěn)步向大規(guī)模產業(yè)化發(fā)展。3．本課題研究的主要內容本文主要研究設計5KW風力發(fā)電機組，通過大量的調研，了解國內外此功率的風力發(fā)電機組的生產設計現狀及相應的社會效益，設計出使用方便、維護簡單、價格低廉的高性價比的5KW風力發(fā)電機。設計由風輪、發(fā)電機、尾翼、支架、控制器、和蓄電池等六部分組成風輪是接收能源的裝置。由三葉片、葉片臂和輪轂組成。葉片采用流線型等截面型式，并采用端部半圓形，背部傾斜的葉尖形狀，風能利用系數大、起動風速低，發(fā)電機為永磁式三相交流發(fā)電機結構，采用帶有防塵罩的密封軸承，轉動靈活；防護型式封閉式，能防雨雪侵蝕；機體做成流線形，能減少空氣阻力，結構簡單，使用維護方便。發(fā)電機裝置配有充電控制器。發(fā)電裝置的支架采用了獨立桿拉索式，結構簡單、牢固可靠，4．具體研究方案及進度安排和預期達到的目標參照了目前國內外小型風力發(fā)電機的形式，結合本設計的要求，本設計的小型風力發(fā)電機主要應用在東南沿海地區(qū)，功率為 5KW，現得以下設計方案。 （見下圖）發(fā)電機額定功率：5KW發(fā)電機的選用：選用三相永磁發(fā)電機，發(fā)電機體積小，重量輕，發(fā)電效率高。葉片材質：增強玻璃鋼材料，三葉片形式，具有高強度、高精度、耐酸堿、不變形等特點，可以達到強度好、重量輕的目。啟動風速：4m/s停機風速: 25(m/s)最大風速: 40(m/s)風能系數: 0.42(%)工作風速：3.5～20m/s安全風速：25 m/s停車方式：機械制動保護方式: 超速自動保護限速方式: 尾翼自動，偏側限速塔架方式：角鋼桁架，結構簡單、穩(wěn)定。偏航方式：尾翼自動定風定向，平衡風力，抵抗狂風，颶風的襲擊。充電方式：智能充電控制，使用簡單，維護方便（待選定）圖 1－1 小型風力發(fā)電機結構簡圖本設計工作進度安排如下:第一周：畢業(yè)論文選題；第二周：收集、整理風力發(fā)電機的相關資料、圖書；第三周：5KW 風力發(fā)電機組基本方案的確定；第四 五周：5KW 風力發(fā)電機組的設計計算；:第五 六周：風力發(fā)電機組聯接及結構設計計算；第七周：風機軸承技術要點分析；第八周：制動器的設計與選取；第九周：高效永磁風力發(fā)電機的設計；第十周：聯軸器的選?。坏谑恢埽猴L力發(fā)電機的尾舵調向裝置設計；第十二周：增速器的設計與繪制；第十三 十四周：繪制零件圖、裝配圖；:第十五周：檢查、修改圖紙和說明書，準備答辯；第十六周：答辯。5．預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施設計的初期可能在資料的收集上有困難，那樣就要通過各種途徑盡可能地收集所需的資料。可通過互聯網上的數據庫，技術論壇，學校的圖書館以及周邊的購書中心來收集所需的資料．6．主要參考文獻（在論文正文中必須有參考文獻的編號，參考文獻的序號應按在正文中出現的順序排列。 ）1 蘇紹禹.風力發(fā)電機設計與運行維護.中國電力出版社.2003 2 D.勒古里雷斯.風力機的理論與設計.機械工業(yè)出版社.19873 D Le Gourieres，施鵬飛譯.風力機的理論與設計北京.機械工業(yè)出版社.19874 葉杭冶.風力發(fā)電組的控制技術.機械工業(yè)出版社.20005 張希良.風能開發(fā)利用.化學工業(yè)出版社.20016 成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社.19937 林景堯等.風能設備使用手冊.機械工業(yè)出版社.19928 高小法.國內風力發(fā)電的現狀和前景.能源工程.2002（？學術刊物名．年，卷（期）：引用部分起止頁）9 Dwight.st.John .Guidelines for Design of Wind Turbines。 A publication from DNV/Ris?.200310 Donald Marier. Wind power for the homeowner . Rodale Press, Inc.199811 陳世坤.電機設計.機械工業(yè)出版社.199712 郭繼高.小型交流永磁風力發(fā)電機設計特點.微特電機.1999（？學術刊物名．年，卷（期）：引用部分起止頁）指導教師評語： 指導教師簽字： 檢查日期：