AFR013 Thiết bị đào tạo sản xuất điện gió và điện mặt trời, thiết bị giáo dục, đào tạo kỹ năng kỹ thuật, hệ thống đào tạo năng lượng tái tạo. I. Tổng quan về thiết bị 1 Giới thiệu 1.1 Tổng quan Hệ thống huấn luyện này mô phỏng quá trình phát điện bằng năng lượng gió và mặt trời, giúp sinh viên học hỏi về việc phát điện bằng năng lượng gió và mặt trời. Máy phát điện gió được vận hành bằng quạt, tấm pin năng lượng mặt trời được vận hành bằng đèn halogen kim loại công suất cao. Thiết bị huấn luyện này giúp trau dồi khả năng thực hành của sinh viên, phù hợp với các trường đại học kỹ thuật, viện đào tạo, trường kỹ thuật. 1.2 Đặc điểm (1) Thiết bị huấn luyện này sử dụng cấu trúc cột nhôm, với các đồng hồ đo tích hợp bên trong, có bánh xe đa năng ở phía dưới, dễ dàng di chuyển. (2) Nó có thể thực hiện nhiều mạch và linh kiện thí nghiệm, sinh viên có thể kết hợp chúng thành các mạch khác nhau, thực hiện các thí nghiệm và nội dung đào tạo khác nhau. (3) Bàn làm việc huấn luyện có hệ thống bảo vệ an toàn. 2. Thông số hiệu suất (1) Bộ phát điện gió: Bộ phát điện gió gồm có quạt và máy thổi khí, sử dụng kết cấu nhôm định hình, đáy thiết bị có bánh xe đa năng, kích thước tổng thể của quạt là 800mm*800mm*1500mm (dài × rộng × cao), kích thước tổng thể của máy thổi khí là 800mm*800mm*1500mm (dài × rộng × cao). (2) Thiết bị phát điện mặt trời: Kết cấu hoàn toàn bằng nhôm, tấm quang điện có thể điều chỉnh, kích thước tổng thể là 800mm*800mm*1200mm (dài × rộng × cao). (3) Hộp điện: Kết cấu nhôm định hình, hộp treo bằng nhôm, kích thước tổng thể 1080mm ×300mm×740mm (dài × rộng × cao). (4) Tấm pin mặt trời đơn: Công suất làm việc định mức cực đại: 20Wp Dòng điện ngắn mạch: 1.9A Dòng điện cực đại: 1.7A Điện áp hở mạch: 18.5V (5) Thông số kỹ thuật quạt: Loại quạt: hướng ngang Tốc độ khởi động: 2.5 mét/giây Tốc độ quạt định mức: 10 mét/giây Tốc độ gió ngược tối đa: 40 mét/giây Công suất làm việc định mức: 200-500W Điều chỉnh hướng gió: tự động điều chỉnh (6) Thông số kỹ thuật pin: Điện áp: 12V Dung lượng: 12Ah Điện áp hao hụt của pin: 10V±1V Tiêu chuẩn áp dụng: GB/T 9535 Độ ẩm tương đối: 35~85％RH (Không ngưng tụ) (7) Công việc Điều kiện: Nhiệt độ -10～+40℃ Nhiệt độ ≤80℃ Không khí môi trường: không có chất ăn mòn, không có nhiên liệu, không có lượng lớn bụi dẫn điện (8) Công suất: Công suất tiêu thụ: ≤5000W, Nguồn điện hoạt động: AC220±5%, DC12V/24V Chế độ hoạt động: liên tục Nguồn cấp điện: kết nối nối tiếp hoặc song song Chế độ hoạt động: liên tục 3. Giới thiệu hệ thống Hệ thống này bao gồm bốn phần: hệ thống điện gió, hệ thống phát điện quang điện, hệ thống điều khiển và hệ thống biến tần. Hệ thống điện gió bao gồm quạt gió, máy phát điện và pin. Hệ thống điện quang điện bao gồm tấm pin quang điện và pin. Hệ thống điều khiển bao gồm bộ điều khiển phát điện gió và năng lượng mặt trời. Hệ thống biến tần bao gồm biến tần và bộ tải. Máy phát điện gió mô phỏng, hệ thống này sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu trục ngang, sử dụng quạt gió để mô phỏng gió tự nhiên. Quạt gió có thể chọn ba tốc độ gió, hệ thống này có thể mô phỏng sự thay đổi hướng gió và công suất gió bằng cách thay đổi tốc độ và vị trí của quạt gió, sau đó có thể phát hiện hiệu suất phát điện trong điều kiện tương ứng. Máy phát điện gió mô phỏng được thể hiện như hình dưới đây. Như hình trên, hình bên trái là máy phát điện gió, đầu ra của máy phát điện gió là điện xoay chiều ba pha 12V, đầu ra được kết nối với hộp đấu nối nằm ở phía dưới thiết bị. Hình bên phải là bộ phận quạt gió, nguồn điện của nó là điện xoay chiều một pha 220V, 50Hz, khi hoạt động, phần đế của hai phần được kết nối với nhau bằng thanh nối định hình. Như hình dưới đây. 2. Hệ thống mô phỏng phát điện quang điện: Hệ thống này sử dụng ba tấm pin mặt trời 18V, 20W, có thể mắc nối tiếp và song song tùy theo điện áp hệ thống khác nhau. Nó có thể mô phỏng vị trí ánh sáng mặt trời bằng cách điều chỉnh vị trí tương đối của các tấm pin quang điện, từ đó dễ dàng mô phỏng các điều kiện ánh sáng mặt trời khác nhau. Hình ảnh mô phỏng máy phát điện quang điện được hiển thị bên dưới. Đầu ra của tấm pin quang điện được kết nối với hộp đấu nối nằm ở phía sau thiết bị, xuất ra thông qua đầu nối an toàn. Điện áp đầu ra định mức của một khối pin quang điện là 18V, ba tấm pin có thể hoạt động độc lập hoặc song song. 3. Bộ pin: gồm hai pin 12V/12AH không cần bảo dưỡng, có thể mắc song song thành hệ thống 12V200AH hoặc mắc nối tiếp thành hệ thống 24V/100AH, giúp hiểu rõ hơn về cách mắc nối tiếp và song song của pin. Pin được tích hợp bên trong hộp nguồn, đầu ra của pin được kết nối với bảng điều khiển của hộp nguồn. Trong hình, 1 và 2 là phần đầu ra của pin, đầu ra được xuất ra qua đầu nối màu đỏ và đen. 4. Hộp điều khiển treo: hộp treo này sử dụng bộ điều khiển sạc công nghiệp, có thể điều khiển công suất điện của tấm pin quang điện máy phát điện gió để sạc pin. Đèn báo trên bảng điều khiển hiển thị trạng thái hoạt động của bộ điều khiển, có thể kiểm tra các thông số hoạt động của hệ thống, người vận hành có thể tự thiết lập các thông số. Hộp điều khiển có chức năng bảo vệ quá tải và quá dòng toàn diện. Hình ảnh hộp điều khiển treo như bên dưới. Trong hình, cực 1 và 2 là đầu vào của pin, pin có thể được mắc nối tiếp hoặc song song, điện áp đầu vào là 12V hoặc 24V. Cực 3 và 6 là cầu chì. Cực 4 và 5 là đầu ra của bộ điều khiển (lưu ý: không được kết nối đầu ra của bộ điều khiển với máy điện công suất cao). Cực 7 là đầu vào của tấm pin mặt trời, cực 8 là đầu vào của máy phát điện gió. (1) Các vấn đề và lưu ý khi vận hành bộ điều khiển Nghiêm cấm kết nối ngược cực giữa mô-đun quang điện và pin. Nghiêm cấm đoản mạch trực tiếp giữa mô-đun quang điện và pin. Nghiêm cấm sử dụng động cơ điện để điều khiển máy phát điện, động cơ DC, nguồn điện chuyển mạch và các chế độ khác để mô phỏng máy phát điện gió nhằm kiểm tra hiệu quả sạc. Nếu gây hư hỏng bộ điều khiển, nhà sản xuất sẽ không chịu trách nhiệm. Trước khi kết nối với pin, vui lòng đo điện áp của pin bằng đồng hồ vạn năng để đảm bảo điện áp vượt quá 80% điện áp định mức. Nếu điện áp thấp hơn 80% điện áp định mức, có thể làm hỏng bộ điều khiển. Nếu là hệ thống 12V, điện áp pin không được thấp hơn 9V. Nếu là hệ thống 24V, điện áp pin không được thấp hơn 18V. Điện áp hở mạch của mô-đun quang điện không được cao hơn gấp đôi điện áp cài đặt của pin. Điện áp hoạt động của mô-đun quang điện không được thấp hơn 1,5 lần điện áp pin. (2) Hướng dẫn các nút trên bảng điều khiển Bảng điều khiển như hình dưới đây: Đèn báo sạc pin: hiển thị trạng thái sạc. Đèn báo điện áp pin: hiển thị trạng thái điện áp pin và lỗi hệ thống. Đèn báo nguồn điện đầu ra: hiển thị trạng thái nguồn điện đầu ra. (1) Kết nối bộ điều khiển Bước 1: Kết nối với pin Cảnh báo: Nếu cực dương và cực âm của pin và dây dẫn nối với cực dương và cực âm bị đoản mạch, có thể gây cháy hoặc nổ. Phải vận hành máy cẩn thận. Nếu điện áp pin thấp hơn 9V, người vận hành tuyệt đối không được lắp vào bộ điều khiển. Pin kém chất lượng với điện áp không đủ nghiêm trọng như vậy sẽ làm hỏng bộ điều khiển. Nếu gây ra hư hỏng sản phẩm vì lý do trên, nhà sản xuất không chịu trách nhiệm về chất lượng và không chịu trách nhiệm liên đới! Cảnh báo: Trước khi kết nối pin, vui lòng đo điện áp pin bằng đồng hồ vạn năng. Đối với hệ thống 24V, hãy đảm bảo điện áp pin không thấp hơn 18V. Đối với hệ thống 12V, hãy đảm bảo điện áp pin không thấp hơn 9V. Bộ điều khiển có thể tự động phân biệt hệ thống 12V hoặc 24V dựa trên điện áp pin. Vui lòng lưu ý: Nếu điện áp pin nằm trong khoảng từ 16V đến 17V, đó là vùng điện áp chết mà bộ điều khiển không thể phân biệt được, bộ điều khiển sẽ không hoạt động đúng cách, vui lòng chú ý. Hãy đảm bảo tất cả các kết nối đều chính xác, sau đó mới kết nối với công tắc an toàn. Không kết nối với công tắc an toàn trước khi đấu dây. Bước 2: Kết nối với tải Cổng kết nối tải của bộ điều khiển có thể được kết nối với thiết bị nguồn DC có điện áp làm việc định mức giống với điện áp làm việc định mức của pin. Bộ điều khiển sẽ cấp nguồn cho tải bằng điện áp của pin. Kết nối cực dương và cực âm của tải với đầu nối tải. Đầu nối tải có thể có điện áp, vì vậy khi đấu dây, hãy cẩn thận để tránh gây đoản mạch. Chúng tôi khuyên bạn nên kết nối thiết bị an toàn vào dây dẫn cực dương hoặc dây dẫn cực âm. Trong quá trình lắp đặt, không kết nối với thiết bị an toàn. Sau khi lắp đặt, hãy đảm bảo tất cả các dây dẫn đều chính xác, sau đó mới kết nối với thiết bị an toàn. Nếu kết nối tải thông qua tủ điện, mỗi mạch tải phải được kết nối riêng với thiết bị an toàn, tổng dòng điện tải không được vượt quá dòng điện định mức 10A của bộ điều khiển. Tải có thể là đèn đường LED DC, thiết bị giám sát, v.v. Bước 3: Kết nối mô-đun quang điện Cảnh báo: Mô-đun quang điện có thể tạo ra điện áp rất cao, khi đấu dây, hãy cẩn thận để tránh bị điện giật. Bộ điều khiển có thể sử dụng mô-đun năng lượng mặt trời độc lập 12V và 24V, hoặc sử dụng mô-đun kết nối lưới điện mạch hở. Điện áp đầu vào không được cao hơn điện áp đầu vào tối đa. Điện áp của mô-đun năng lượng mặt trời không được thấp hơn điện áp hệ thống. Bước 4: Kết nối máy phát điện gió Vui lòng chọn và sử dụng máy phát điện gió có điện áp định mức (ở tốc độ gió định mức) giống với điện áp của bộ pin. Nếu bạn chọn quạt hút DC, hai dây của cực dương +/- có thể chọn bất kỳ hai cực nào trong ba cực đó. Nhưng loại quạt hút này có bộ chỉnh lưu tích hợp rẻ tiền và thô sơ, độ ổn định kém, tỷ lệ lỗi cao, v.v., vì vậy chúng tôi không khuyến khích bạn sử dụng loại quạt hút này. Sản phẩm của chúng tôi có mô-đun chỉnh lưu chất lượng cao được tích hợp sẵn. Bước 5: Kiểm tra kết nối Kiểm tra lại tất cả các kết nối, đảm bảo tất cả các cực dương và cực âm của mỗi đầu nối đều chính xác. Bước 6: Xác nhận bật nguồn Đầu tiên, bật công tắc pin, bật nguồn bộ điều khiển. Bật công tắc mô-đun quang điện, bắt đầu sạc. Bật công tắc máy phát điện gió, bắt đầu sạc. Công tắc khởi động tải (thiết bị chiếu sáng hoặc thiết bị giám sát), tải sẽ bắt đầu hoạt động. Công tắc khởi động nguồn điện (nếu thiết bị không có công tắc nguồn điện, vui lòng bỏ qua) 5. Hộp treo biến tần: sử dụng biến tần tần số nhận dạng thông minh điện áp 12V/24V, điện áp đầu ra AC220V, công suất liên tục 600W, công suất cực đại 1000W, hiệu suất chuyển đổi hơn 90%, cảnh báo tự động điện áp thấp, hộp treo biến tần như hình dưới đây. Trong hình, 1 là công tắc điều khiển, 2 là đèn báo trạng thái (đèn báo 12V, đèn báo 24V, đèn báo nguồn), 3 là đầu vào DC (12V hoặc 24V), 4 là đầu ra AC 220V. 6. Hộp treo thiết bị, có thể hiển thị thời gian thực điện áp phát, dòng điện phát, điện áp sạc, dòng điện sạc, điện áp đảo chiều và dòng điện đảo chiều. 7. Hộp treo tải đầu cuối: bao gồm bóng đèn sợi đốt, đèn tiết kiệm năng lượng và quạt hướng trục, có thể thực hiện các thí nghiệm tải khác nhau cho dòng điện xoay chiều 220V được biến đổi bằng biến tần. 3.2 Bảng điều khiển nguồn (1) Chỉ báo điện áp, dòng điện đầu ra (3) Trang bị chỉ báo nguồn, đầu ra nguồn an toàn. (4) Bên trong có nguồn điện xoay chiều, có chức năng bảo vệ ngắn mạch. Sinh viên có thể quan sát cấu trúc hộp nguồn bên trong qua cửa sổ trong suốt. 3.4 Các thành phần thiết bị (1) Hộp treo điều khiển 1 cái (2) Hộp treo biến tần 1 cái (3) Hộp treo đồng hồ đo điện 2 cái (4) Hộp treo tải đầu cuối 2 cái (5) Dây cáp điện an toàn 4mm 40 cái 4 Danh sách thí nghiệm (1) Kiểm tra đặc tính pin: 1) Thông số kỹ thuật điện 2) Kết nối pin nối tiếp và song song (2) Thí nghiệm bộ điều khiển sạc: 1) Thí nghiệm bảo vệ ngược cực 2) Bảo vệ bộ điều khiển khi sạc quá mức pin 3) Thí nghiệm bảo vệ bộ điều khiển khi xả quá mức pin 4) Thí nghiệm chống sạc (3) Thí nghiệm mô phỏng hệ thống phát điện gió (4) Thí nghiệm điều khiển sạc năng lượng gió (5) Thí nghiệm kiểm tra công suất hoạt động của máy phát điện (6) Thí nghiệm kiểm tra điện áp hở mạch của pin quang điện (7) Thí nghiệm kiểm tra dòng ngắn mạch của pin quang điện (8) Thí nghiệm kiểm tra công suất hoạt động của pin quang điện (9) Kiểm tra các mức công suất tối đa khác nhau của pin quang điện (10) Thí nghiệm kiểm tra dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau (11) Thí nghiệm đặc tính đầu ra của pin quang điện (12) Thí nghiệm nguyên lý điều khiển sạc pin quang điện (13) Thí nghiệm chống sạc pin quang điện (14) Thí nghiệm mắc nối tiếp và song song pin quang điện (15) Thí nghiệm nguyên lý cơ bản của biến tần (16) Thí nghiệm kiểm tra dạng sóng đầu ra của biến tần đơn giản (17) Thí nghiệm mắc nối tiếp và song song pin quang điện (18) Thí nghiệm nguyên lý cơ bản của biến tần (19) Thí nghiệm kiểm tra dạng sóng đầu ra của biến tần đơn giản (20) Thí nghiệm tải AC điều khiển bằng biến tần (21) Thí nghiệm bổ sung máy phát điện gió và mặt trời
