一种变桨距风力发电教学实训装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变桨距风力发电教学实训装置，属于风力发电教学技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，在教学领域，针对风力发电的教学实训装置并不多见，市面上已经投入教学的风力发电装置，都是以定桨距风力发电机构为设计模本，功能不够完善，演示实验单一，给教学带来很大困难，而且，并未出现过通过机械传动机构完成变桨距风力发电的教学先例，因此，与真实工业使用的变桨距风力发电装置在结构和功能上存在很大差异，教学针对性不强，不利于现场实训教学。
[0003]而且，已投入教学的风力发电实训平台占地面积大，结构复杂，不可拆装，学生无法了解工业风力发电机的内部结构，不便于学习和理解。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了克服现有的风力发电的教学实训装置，功能不够完善，演示实验单一，占地面积大，结构复杂，不可拆装，不便于学习和理解的问题。本发明的变桨距风力发电教学实训装置，通过机械传动机构实现桨叶可转动，来调节桨叶受风角度，可实现始终保持发电功率最大，教学针对性强、功能完善、演示实验众多，便于现场实训教学，占地面积小，方便拆装，安全性能高，具有良好的应用前景。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:包括模拟风机组件、风力发电机组件、风向仪组件、水平连杆和风速仪组件，所述模拟风机组件包括风机、放置支架，所述风机安装在放置支架上，所述放置支架底部的四角均设有万向轮，所述放置支架的底部通过水平连杆与风力发电机组件的底座固定连接，所述放置支架以风力发电机组件的底座为圆心、水平连杆为半径圆周运动改变风机输出的风场，所述风速仪组件安装在风机的出风筒内，所述风向仪组件包括风向仪、支撑杆，所述支撑杆固定在底座上，所述风向仪安装在支撑杆顶部，
所述风力发电机组件还包括变桨距风机头组件、发电机支撑座、发电机、导电滑环、罩壳、偏航组件和支撑立柱，所述支撑立柱垂直安装在底座上，所述偏航组件设置在支撑立柱顶部，所述发电机通过发电机支撑座水平安装在偏航组件的上方，所述变桨距风机头组件的输出转轴贯穿发电机支撑座与发电机相连接，用于驱动发电机发电，所述导电滑环设置在发电机的后端，用于输出电能，所述变桨距风机头组件、发电机支撑座、发电机、导电滑环设置在罩壳内，所述变桨距风机头组件的桨叶延伸出罩壳，且正对模拟风机组件的出风口，所述风向仪的输出信号可控制偏航组件的旋转，所述风速仪组件的输出信号可控制变桨距风机头组件的旋转。
[0006]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:还包括护栏组件，所述护栏组件围绕在风力发电机组件的周圈。
[0007]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:所述风力发电机组件的底座为圆盘形状，且底部等间隔分布的脚垫。
[0008]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:所述罩壳采用透明有机玻璃制成。
[0009]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:所述变桨距风机头组件包括变桨伺服电机、主传动齿轮、三组从传动齿轮，所述变桨伺服电机的驱动端与主传动齿轮相连接，带动主传动齿轮转动，三组从传动齿轮等间隔啮合在主传动齿轮的周圈，相邻的两组从传动齿轮之间的夹角为120°，所述主传动齿轮带动三组从传动齿轮同步转动，各从传动齿轮均通过第一轴承与蜗杆相连接，并带动蜗杆转动，所述蜗杆的一侧设有与其配套的蜗轮，所述蜗杆转动带动蜗轮旋转，各蜗轮分别通过第二轴承与蜗轮轴传动连接，各蜗杆的端部与桨叶相拧接，所述蜗轮轴带动对应的桨叶以其为轴转动，使各桨叶同时沿同一角度调节受风面，实现变桨距风机头组件的变桨距功能。
[0010]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:所述偏航组件包括偏航步进电机，所述偏航步进电机的输入端与风向仪组件的信号输出端相连接，所述偏航组件动力输出端与发电机支撑座相连接，控制发电机支撑座转动，实现变桨距风机头组件根据模拟风机组件输出的风场方向偏航功能。
[0011]前述的变桨距风力发电教学实训装置，其特征在于:所述放置支架以风力发电机组件的底座为圆心、水平连杆为半径圆周运动角度为±45°。
[0012]本发明的有益效果是:本发明的变桨距风力发电教学实训装置，根据风场风速通过机械传动机构实现桨叶可转动，来调节桨叶受风角度，可实现始终保持发电功率最大，而且根据风场方向调节风力发电机组件的偏航方向，以接受最大风场风面，教学针对性强、功能完善、演示实验众多，便于现场实训教学，观察风力发电机组件的内部工作原理，占地面积小，方便拆装，安全性能高，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的变桨距风力发电教学实训装置的结构示意图。
[0014]图2是本发明的变桨距风力发电教学实训装置的侧视图。
[0015]图3是本发明的风力发电机组件的结构示意图。
[0016]图4是本发明的风向仪、风速仪组件的电气连接图。
[0017]图5是本发明的变桨距风机头组件的结构示意图。
[0018]图6是本发明的变桨距风机头组件的结构示意图。
[0019]图7是本发明的主传动齿轮、从传动齿轮的连接示意图。
[0020]图8是本发明的变桨伺服控制器、变桨伺服电机的电气连接图。
[0021]图9是本发明的偏航步进控制器、偏航步进电机的电气连接图。
[0022]附图中标记的含义如下:
1:模拟风机组件；101:风机；102:放置支架；103:万向轮；2:风力发电机组件；201:底座；202:变桨距风机头组件；203:发电机支撑座；204:发电机；205:导电滑环；206:罩壳；207:偏航组件；208:支撑立柱；209:桨叶；211:变桨伺服电机；212:主传动齿轮；213:从传动齿轮:214:第一轴承；205:蜗杆；216:蜗轮；217:第二轴承；218:蜗杆轴；219:偏航步进电机；221:脚垫；3:护栏组件；4:风向仪组件；401:风向仪；402:支撑杆；5:水平连杆；6:风速仪组件。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0024]如图1及图2所示，本发明的变桨距风力发电教学实训装置，包括模拟风机组件
1、风力发电机组件2、风向仪组件4、水平连杆5和风速仪组件6，模拟风机组件I包括风机101、放置支架102，风机101安装在放置支架102上，放置支架102底部的四角均设有万向轮103，万向轮103上设有脚刹，便于运输时候的固定，万向轮103方便移动放置支架102，从而改变风机101输出的风场方向，放置支架102的底部通过水平连杆5与风力发电机组件2的底座201固定连接，放置支架102以风力发电机组件2的底座201为圆心、水平连杆5为半径圆周运动改变风机101输出的风场，风速仪组件6安装在风机101的出风筒内，用于测试风机101的出风速度，风向仪组件4包括风向仪401、支撑杆402，支撑杆402垂直固定在底座201上，风向仪401安装在支撑杆402顶部，风向仪401用于测试风机101的出风方向，所述风向仪401的输出信号可控制偏航组件207的旋转，风速仪组件6的输出信号可控制变桨距风机头组件202的旋转。
[0025]如图3所示，所述风力发电机组件2还包括变桨距风机头组件202、发电机支撑座
203、发电机204、导电滑环205、罩壳206、偏航组件207和支撑立柱208，所述支撑立柱208垂直安装在底座201上，所述偏航组件207设置在支撑立柱208顶部，所述发电机204通过发电机支撑座203水平安装在偏航组件207的上方，变桨距风机头组件202的输出转轴贯穿发电机支撑座203与发电机204相连接，用于驱动发电机204发电，所述导电滑环205设置在发电机204的后端，用于输出电能，变桨距风机头组件202、发电机支撑座203、发电机
204、导电滑环205设置在罩壳206内，变桨距风机头组件202的桨叶209延伸出罩壳206，且正对模拟风机组件I的出风口，
所述风向仪401的信号输出端通过电缆与偏航组件207相连接，在可变风场中，风场方向变化的同时，风向仪401由于其尾舵始终保持与风场方向平行，风向仪401输出相应位置对应的模拟量至主控制器，主控制器控制偏航组件207内偏航步进电机219，偏航步进电机219转动，带动发电机支撑座203转动，发电机支撑座203带动罩壳206转动，实现主动偏航迎风，使发电机204受风面积最大；
所述风速仪组件6的信号输出端通过电缆与变桨距风机头组件202相连接，风速仪组件6用于测试风场的风速，输出相应风速对应的模拟量至变桨距风机头组件202内的变桨伺服控制器处理数据后，结合风速信号和发电功率控制变桨伺服电机211工作，通过两级传动，即第一级的齿轮传动和第二级的蜗轮蜗杆传动，实现桨叶同步转动，来调节风机桨叶受风角度，可实现始终保持发电功率维持在额定发电功率，教学针对性强、功能完善、演示实验众多，便于现场实训教学，零件精密、传动效率高、外形美观、