ZM2121 معدات تدريب توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية معدات تعليمية معدات التعليم المهني معدات تدريب الطاقة المتجددة
1. نظرة عامة على المعدات
1. المقدمة
1.1 نظرة عامة
يُحاكي نظام التدريب هذا عملية توليد الكهرباء من الرياح والطاقة الشمسية، مما يُمكّن الطلاب من تعلم كيفية توليد الكهرباء من الرياح والطاقة الشمسية. يعمل مولد الرياح بواسطة مروحة، بينما تعمل لوحة الطاقة الشمسية بواسطة هاليد معدني عالي القدرة. يُنمّي هذا الجهاز التدريبي مهارات الطلاب العملية، وهو مناسب للجامعات الهندسية، ومعاهد التدريب، والمدارس الفنية.
1.2 الميزات
(1) يستخدم هذا الجهاز هيكلًا عموديًا من الألومنيوم، مع عدادات قياس داخلية مدمجة، وعجلات عالمية في الأسفل، مما يُسهّل تحريكه.
(2) يُمكنه إجراء العديد من دوائر التجارب ومكوناتها، ويمكن للطلاب دمجها في دوائر مختلفة، وإجراء تجارب ومحتوى تدريبي مختلف.
(3) طاولة تدريب مزودة بنظام حماية للسلامة.
٢. معايير الأداء
(١) مجموعة توليد طاقة الرياح: تتكون وحدة توليد طاقة الرياح من وحدة مروحة ووحدة منفاخ هواء، وهي مصنوعة من هيكل من الألومنيوم، وقاعدة الجهاز مزودة بعجلات عالمية. أبعاد وحدة المروحة ٨٠٠ مم × ٨٠٠ مم × ١٥٠٠ مم (الطول × العرض × الارتفاع)، وأبعاد منفاخ الهواء ٨٠٠ مم × ٨٠٠ مم × ١٥٠٠ مم (الطول × العرض × الارتفاع).
(٢) جهاز توليد الطاقة الشمسية: هيكل من الألومنيوم بالكامل، ولوحة كهروضوئية قابلة للتعديل، وأبعادها ٨٠٠ مم × ٨٠٠ مم × ١٢٠٠ مم (الطول × العرض × الارتفاع).
(٣) وحدة صندوق الطاقة: هيكل من الألومنيوم، وصندوق تعليق من الألومنيوم، وأبعادها ١٠٨٠ مم × ٣٠٠ مم × ٧٤٠ مم (الطول × العرض × الارتفاع).
(4) لوحة خلية طاقة شمسية واحدة:
قوة العمل القصوى المُقدرة: ٢٠ واط ذروة
تيار القصر: ١.٩ أمبير
تيار الذروة: ١.٧ أمبير
جهد الدائرة المفتوحة: ١٨.٥ فولت
(٥) المواصفات الفنية للمروحة:
نوع المروحة: اتجاه أفقي
سرعة البدء: ٢.٥ متر/ثانية
سرعة المروحة المُقدرة: ١٠ أمتار/ثانية
أقصى سرعة ضد الرياح: ٤٠ متر/ثانية
قوة العمل المُقدرة: ٢٠٠-٥٠٠ واط
ضبط اتجاه الرياح: ضبط تلقائي
(٦) المواصفات الفنية للبطارية:
الجهد: ١٢ فولت
السعة: ١٢ أمبير/ساعة
فقدان طاقة البطارية: ١٠ فولت ± ١ فولت
المعيار التنفيذي: GB/T ٩٥٣٥
الرطوبة النسبية: ٣٥~٨٥٪RH (غير مكثفة)
(٧) العمل الحالة:
درجة الحرارة -10 ~ +40 درجة مئوية
درجة الحرارة ≤80 درجة مئوية
البيئة: هواء خالٍ من التآكل، هواء وقود، وكميات كبيرة من الغبار الموصل
(8) الطاقة:
الاستهلاك: ≤5000 واط
طاقة التشغيل: تيار متردد 220±5%، تيار مستمر 12 فولت/24 فولت
وضع التشغيل: مستمر
مصدر الطاقة: توصيل متسلسل أو متوازي
وضع التشغيل: مستمر
٣. مقدمة عن النظام
يتكون هذا النظام من أربعة أجزاء: نظام طاقة الرياح، ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية، ونظام التحكم، ونظام العاكس. يتكون نظام طاقة الرياح من منفاخ هواء، ومولد، وبطارية. يتكون نظام الطاقة الكهروضوئية من لوحة خلايا كهروضوئية وبطارية. يتكون نظام التحكم من وحدة تحكم لتوليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية. يتكون نظام العاكس من عاكس تردد ووحدة حمل.
مولد طاقة رياح محاكاة: يعتمد هذا النظام على مولد متزامن مغناطيسي دائم بعمود أفقي، ويستخدم منفاخ هواء لمحاكاة الرياح الطبيعية، حيث يمكن لمنفاخ الهواء اختيار ثلاث سرعات للرياح، ويمكن لهذا النظام محاكاة تغير اتجاه الرياح وطاقتها من خلال تغيير سرعة وموقع منفاخ الهواء، ومن ثم يمكنه اكتشاف تأثير التوليد في الظروف المقابلة. مولد طاقة الرياح المحاكاة كما هو موضح أدناه. محاكاة مولد طاقة الرياح
كما هو موضح أعلاه، الصورة اليسرى لمولد طاقة رياح، ومخرجه تيار متردد ثلاثي الأطوار ١٢ فولت، يتصل طرفه بصندوق التوصيل الموجود أسفل الجهاز. الصورة اليمنى لوحدة منفاخ هواء، ومصدر طاقته تيار متردد أحادي الطور ٢٢٠ فولت، ٥٠ هرتز. عند التشغيل، يتم توصيل قاعدتي الجزأين معًا عبر قضيب توصيل جانبي. كما هو موضح أدناه.
طريقة توصيل مولد طاقة الرياح المحاكاة
٢. نظام محاكاة توليد الطاقة الكهروضوئية: يعتمد هذا النظام على ثلاث لوحات شمسية ١٨ فولت، ٢٠ واط، ويمكن توصيلها على التوالي والتوازي وفقًا لجهد النظام المختلف، ويمكنه محاكاة موقع ضوء الشمس من خلال ضبط الموقع النسبي للوح الكهروضوئي، مما يسهل محاكاة ظروف ضوء الشمس المختلفة. محاكاة مولد طاقة كهروضوئي كما هو موضح أدناه.
يتم توصيل مخرج لوحة الخلايا الكهروضوئية بصندوق التوصيل الموجود خلف الجهاز، ويتم إخراجه عبر طرف الأمان. جهد الخرج المقدر للوحة الخلايا الكهروضوئية أحادية الكتلة هو 18 فولت، ويمكن تشغيل ثلاث وحدات منها بشكل فردي، أو بالتوازي.
محاكاة مولد طاقة كهروضوئية
3. مجموعة البطاريات: تتكون من بطاريتين 12 فولت/12 أمبير/ساعة، لا تحتاجان للصيانة، ويمكن توصيلهما بالتوازي كنظام 12 فولت/200 أمبير/ساعة، أو على التوالي كنظام 24 فولت/100 أمبير/ساعة، مما يُعزز فهم التوصيل التسلسلي والمتوازي للبطاريات. البطارية مدمجة داخل صندوق الطاقة، ويتصل طرف مخرج البطارية بلوحة صندوق الطاقة. في الصورة، يمثل الطرفان 1 و2 مخرج البطارية، ويتم الإخراج من خلال طرفي أحمر وأسود.
بطارية صندوق الطاقة
4. صندوق تعليق وحدة التحكم: يعتمد هذا الصندوق على وحدة تحكم شحن صناعية، ويمكنه التحكم في الطاقة الكهربائية للوحة مولد طاقة الرياح الكهروضوئية لشحن البطارية، ويعرض مؤشر اللوحة حالة عمل وحدة التحكم، ويمكنه التحقق من معلمات تشغيل النظام، ويمكن للمشغل ضبط المعلمات بنفسه، وهو مزود بحماية شاملة من الشحن الزائد والتيار الزائد. صندوق تعليق وحدة التحكم كما هو موضح أدناه.
في الصورة، الطرفان 1 و2 هما طرفا دخل البطارية، ويمكن توصيل البطارية على التوالي أو بالتوازي، وجهد الدخل 12 فولت أو 24 فولت.
الطرفان 3 و6 هما مصهر. الطرفان 4 و5 هما طرفا خرج وحدة التحكم، (ملاحظة: لا يمكن توصيل طرف خرج وحدة التحكم بجهاز كهربائي عالي الطاقة).
الطرف 7 هو طرف دخل لوحة الخلايا الكهروضوئية، والطرف 8 هو طرف دخل مولد طاقة الرياح.
صندوق تعليق وحدة التحكم
(1) ملاحظات هامة حول تشغيل وحدة التحكم
أ. يُمنع منعًا باتًا توصيل الوحدة الكهروضوئية بالبطارية بشكل عكسي.
ب. يُمنع منعًا باتًا حدوث قصر كهربائي مباشر بين الوحدة الكهروضوئية والبطارية.
ج. يُمنع منعًا باتًا تشغيل المحرك الكهربائي للمولد، أو محرك التيار المستمر، أو مفتاح مصدر الطاقة، أو أي وضع آخر لمحاكاة مولد طاقة الرياح للكشف عن تأثير الشحن. في حال تسبب ذلك في تلف وحدة التحكم، فإن الشركة المصنعة غير مسؤولة عنه. د. قبل توصيل البطارية، يُرجى قياس جهدها باستخدام جهاز قياس متعدد للتأكد من تجاوزه 80% من الجهد المُصنّف. إذا كان الجهد أقل من 80%، فقد يُتلف وحدة التحكم.
هـ. في حالة نظام 12 فولت، يجب ألا يقل جهد البطارية عن 9 فولت.
و. في حالة نظام 24 فولت، يجب ألا يقل جهد البطارية عن 18 فولت.
ز. لا يزيد جهد الدائرة المفتوحة لوحدة الطاقة الكهروضوئية عن ضعف جهد البطارية المُعيّن.
ح. لا يقل جهد تشغيل وحدة الطاقة الكهروضوئية عن 1.5 ضعف جهد البطارية.
(2) تعليمات أزرار لوحة التحكم
لوحة التحكم كما هو موضح أدناه:
أ. مؤشر شحن البطارية: يُشير إلى حالة الشحن.
ب. مؤشر جهد البطارية: يُشير إلى حالة جهد البطارية وعطل النظام.
ج. مؤشر خرج مصدر الطاقة: يُشير إلى حالة مصدر الطاقة المُخرج.
صورة لوحة التحكم
شرح حالة مؤشر الضوء
دلالة حالة مؤشر الضوء
ضوء LED
أخضر: إطفاء، غير مشحون
وميض: شحن
ضوء LED
أحمر: لا يوجد انخفاض في جهد البطارية
وميض: زيادة في جهد البطارية
إطفاء: جهد البطارية طبيعي
ضوء LED
أخضر: مضاء عادةً، مزود بمخرج تيار مستمر
وميض: لا يوجد مخرج تيار مستمر
إطفاء: ماس كهربائي أو زيادة في الحمل
(1) توصيل وحدة التحكم
الخطوة 1: التوصيل بالبطارية
تحذير:
أ. في حال حدوث ماس كهربائي بين طرفي القطب الموجب والسالب للبطارية، قد يتسبب ذلك في نشوب حريق أو انفجار. يجب تشغيل الجهاز بحذر.
ب. في حال انخفاض جهد البطارية عن 9 فولت، يُمنع منعًا باتًا إدخال بطارية رديئة الجودة في وحدة التحكم، لأن هذا الجهد المنخفض جدًا قد يؤدي إلى تلف وحدة التحكم. في حال تسبب ذلك في تلف المنتج لأي سبب من الأسباب المذكورة أعلاه، فإن الشركة المصنعة غير مسؤولة عن ضمان الجودة والمسؤولية التضامنية!
تحذير:
أ. قبل توصيل البطارية، يُرجى قياس جهدها باستخدام جهاز قياس متعدد.
ب. بالنسبة لنظام 24 فولت، تأكد من أن جهد البطارية لا يقل عن 18 فولت.
ج. بالنسبة لنظام 12 فولت، تأكد من أن جهد البطارية لا يقل عن 9 فولت.
تستطيع وحدة التحكم التمييز تلقائيًا بين نظامي 12 فولت و24 فولت وفقًا لجهد البطارية.
يرجى الانتباه:
إذا كان جهد البطارية بين 16 فولت و17 فولت، فإن هذه الجهدات تُعتبر منطقة ميتة، ولن تعمل وحدة التحكم بشكل صحيح.
يرجى التأكد من صحة جميع التوصيلات، ثم توصيلها بمفتاح الأمان. لا تقم بتوصيل مفتاح الأمان قبل التوصيل.
الخطوة 2: التوصيل بالحمل
يمكن توصيل طرف حمل وحدة التحكم بمعدات طاقة تيار مستمر ذات جهد تشغيل مُصنّف مُطابق لجهد تشغيل البطارية المُصنّف، وستقوم وحدة التحكم بتشغيل الحمل باستخدام جهد البطارية.
وصّل القطب الموجب والسالب للحمل بطرف توصيل الحمل. قد يكون هناك جهد بين طرفي الحمل، لذا يُرجى توخي الحذر عند التوصيل لتجنب حدوث ماس كهربائي. نقترح توصيل جهاز أمان على سلك القطب الموجب أو السالب. أثناء التركيب، لا تقم بتوصيل جهاز الأمان. بعد التركيب، تأكد من صحة جميع الأسلاك، ثم قم بتوصيله بجهاز الأمان. في حالة توصيل الحمل عبر لوحة التوزيع، يجب توصيل كل دائرة حمل بجهاز أمان على حدة، بحيث لا يتجاوز تيار الحمل التيار المقنن 10 أمبير لوحدة التحكم. يمكن استخدام الحمل كإضاءة شوارع LED تعمل بالتيار المستمر، أو معدات مراقبة، إلخ.
الخطوة 3: توصيل الوحدة الكهروضوئية
تحذير:
أ. قد تولد الوحدة الكهروضوئية جهدًا عاليًا جدًا، لذا يُرجى توخي الحذر عند توصيل الأسلاك، مع مراعاة الحماية من الكهرباء.
ب. يمكن لوحدة التحكم استخدام وحدة طاقة شمسية مستقلة عن الشبكة بجهد 12 فولت و24 فولت، كما يمكنها استخدام وحدة توصيل شبكة ذات دائرة مفتوحة لا يتجاوز جهد الدخل الأقصى. يجب ألا يقل جهد وحدة الطاقة الشمسية للنظام عن جهد النظام.
الخطوة 4: توصيل مولد طاقة الرياح
أ. يُرجى اختيار واستخدام مولد طاقة الرياح الذي يكون جهده المقنن (سرعة الرياح الأقل من المقننة) مساويًا لجهد البطارية المضبوط. ب. إذا اخترت مروحة تيار مستمر، يمكن لكابلي القطب الموجب والسالب فصل طرفين من هذه الأطراف الثلاثة. لكن مروحة التيار هذه مزودة بمقوم مدمج رخيص الثمن، وتتميز بضعف استقرارها، ومعدل أعطالها مرتفع، وما إلى ذلك، لذلك لا ننصحك باستخدام هذا النوع من مراوح التيار. منتجنا مزود بوحدة مقوم مدمجة عالية الجودة.
الخطوة 5: تحقق من التوصيلات
تحقق من جميع التوصيلات مرة أخرى، وتأكد من صحة جميع الأقطاب الموجبة والسالبة لكل طرف.
الخطوة 6: تأكيد التشغيل
أ. أولًا، شغّل مفتاح البطارية، وشغّل وحدة التحكم.
ب. شغّل مفتاح الوحدة الكهروضوئية، وابدأ الشحن.
ج. شغّل مفتاح مولد طاقة الرياح، وابدأ الشحن.
د. شغّل مفتاح الحمل (الإضاءة أو معدات المراقبة)، وسيبدأ الحمل بالعمل.
هـ. مفتاح تشغيل مصدر الطاقة (في حال عدم وجود مفتاح تشغيل، يُرجى تجاهله).
5. صندوق تعليق العاكس: يعتمد على عاكس ترددي ذكي بجهد 12 فولت/24 فولت، جهد خرج تيار متردد 220 فولت، طاقة مستمرة 600 واط، طاقة قصوى 1000 واط، كفاءة نقل تزيد عن 90%، إنذار تلقائي لانخفاض الجهد. صندوق تعليق العاكس كما هو موضح أدناه.
في الصورة، 1 مفتاح تحكم، 2 مؤشر حالة (مؤشر 12 فولت، مؤشر 24 فولت، مؤشر مصدر الطاقة)، 3 طرف إدخال تيار مستمر (12 فولت أو 24 فولت)، 4 طرف إخراج تيار متردد 220 فولت.
صندوق تعليق العاكس
6. صندوق تعليق الجهاز، يعرض في الوقت الفعلي جهد التوليد، وتيار التوليد، وجهد الشحن، وجهد الانعكاس، وتيار الانعكاس.
صندوق تعليق الأجهزة
7. صندوق تعليق الأحمال الطرفية: يحتوي على مصباح متوهج، ومصباح توفير الطاقة، ومروحة تدفق محورية، ويمكنه إجراء تجارب أحمال مختلفة باستخدام تيار متردد 220 فولت مُحوّل بواسطة عاكس.
٣.٢ لوحة التحكم في الطاقة
(١) مؤشر الجهد والتيار الخارج
(٣) مُجهّز بمؤشر طاقة، وطرف أمان لإخراج الطاقة.
(٤) داخلي مزود بمصدر طاقة تيار متردد، مع خاصية حماية من قصر الدائرة. ويمكن للطلاب مُشاهدة هيكل صندوق الطاقة الداخلي من خلال نافذة شفافة.
٣.٤ مكونات التجهيز
(١) صندوق تعليق وحدة التحكم (قطعة واحدة)
(٢) صندوق تعليق العاكس (قطعة واحدة)
(٣) صندوق تعليق العداد (قطعتان)
(٤) صندوق تعليق حمل طرفي (قطعتان)
(٥) كابل توصيل كهربائي آمن ٤ مم، ٤٠ قطعة
٤ قائمة التجارب
(١) اختبار خصائص البطارية: ١) المعلمة التقنية للكهرباء ٢) توصيل البطارية على التوالي والتوازي
(٢) تجربة وحدة تحكم الشحن: ١) توصيل تجربة الحماية العكسية ٢) حماية وحدة التحكم من الشحن الزائد للبطارية ٣) حماية وحدة التحكم من التفريغ الزائد للبطارية ٤) تجربة مقاومة الشحن
(٣) تجربة محاكاة نظام توليد الكهرباء من الرياح
(٤) تجربة التحكم في شحن طاقة الرياح
(٥) تجربة اختبار قدرة عمل المولد
(٦) تجربة اختبار جهد الدائرة المفتوحة للبطارية الكهروضوئية
(٧) تجربة اختبار تيار الدائرة القصيرة للبطارية الكهروضوئية
(٨) تجربة اختبار قدرة عمل البطارية الكهروضوئية
(٩) لاختبار أقصى قيمة مختلفة للبطارية الكهروضوئية في ظل ظروف مختلفة الإضاءة
(10) تجربة خاصية خرج البطارية الكهروضوئية
(11) تجربة مبدأ التحكم في شحن البطارية الكهروضوئية
(12) تجربة الشحن المضاد للبطارية الكهروضوئية
(13) تجربة توصيل البطارية الكهروضوئية على التوالي والتوازي
(14) تجربة المبدأ الأساسي للعاكس
(15) تجربة اختبار شكل موجة خرج العاكس البسيط
(16) تجربة توصيل البطارية الكهروضوئية على التوالي والتوازي
(17) تجربة المبدأ الأساسي للعاكس
(18) تجربة اختبار شكل موجة خرج العاكس البسيط
(19) تجربة حمل تيار متردد لتشغيل العاكس
(20) تجربة تكميلية لمولد طاقة الرياح والطاقة الشمسية
