تصميم مقاومة الرياح لشريحة مكون البطارية وعمود المصباح.
في السابق ، كان أحد الأصدقاء يسألني باستمرار عن مقاومة الرياح والضغط لأضواء الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية. الآن قد نقوم بالحساب أيضًا.
أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية في نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية ، تتمثل إحدى القضايا الهيكلية المهمة في تصميم مقاومة الرياح. ينقسم تصميم مقاومة الرياح بشكل أساسي إلى جزأين رئيسيين ، أحدهما هو تصميم مقاومة الرياح لقوس مكونات البطارية ، والآخر هو تصميم مقاومة الرياح لعمود المصباح.
وفقًا لبيانات المعلمة الفنية لمصنعي وحدات البطاريات ، يمكن لوحدة الخلايا الشمسية أن تتحمل ضغط الرياح العكسي بمقدار 2700 باسكال. إذا تم تحديد معامل مقاومة الرياح ليكون 27 م / ث (ما يعادل إعصارًا من عشرة مستويات) ، وفقًا لميكانيكا السوائل غير اللزجة ، فإن ضغط الرياح لتجميع البطارية هو 365 باسكال فقط. لذلك ، يمكن أن يتحمل المكون نفسه سرعة رياح تبلغ 27 م / ث دون ضرر. لذلك ، فإن الاعتبار الرئيسي في التصميم هو الاتصال بين شريحة تجميع البطارية وعمود المصباح.
في تصميم نظام إضاءة الشارع بالطاقة الشمسية ، يتم توصيل تصميم التوصيل لقوس تجميع البطارية وعمود المصباح بشكل ثابت بواسطة قضيب الترباس.
تصميم مقاوم للرياح من عمود إنارة الشوارع
معلمات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية هي كما يلي:
زاوية ميل اللوحة أ = ارتفاع العمود 16 درجة = 5 م
يحدد تصميم الشركة المصنعة لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية عرض خط اللحام أسفل عمود المصباح δ = 4 مم والقطر الخارجي لقاع عمود المصباح = 168 مم
سطح اللحام هو سطح تدمير عمود المصباح. المسافة من نقطة الحساب P لعزم المقاومة W لسطح تدمير عمود المصباح إلى خط عمل حمل اللوحة F الذي يتلقاها عمود المصباح هي PQ = [5000+ (168 + 6) / tan16o] × Sin16o = 1545 مم = 1.545 م. لذلك ، لحظة حمل الرياح على سطح تدمير عمود المصباح M = F × 1.545.
وفقًا للتصميم الأقصى لسرعة الرياح المسموح بها وهو 27m / s ، فإن الحمل الأساسي للوحة إنارة الشوارع الشمسية ذات المصباح المزدوج 2 × 30W هو 730N. بالنظر إلى عامل الأمان 1.3 ، F = 1.3 × 730 = 949N.
لذلك ، M = F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466 نيوتن متر.
وفقًا للاشتقاق الرياضي ، فإن لحظة المقاومة لسطح الفشل الدائري الشكل W = π × (3r2δ + 3rδ2 + 3).
في الصيغة أعلاه ، r هو القطر الداخلي للحلقة و هو عرض الحلقة.
لحظة مقاومة سطح الفشل W = π × (3r2δ + 3rδ2 + δ3)
=π×(3×842×4+3×84×42+43) = 88768mm3
= 88.768 × 10-6 م 3
الإجهاد الناجم عن حمل الرياح الذي يعمل على سطح الفشل = M / W
= 1466 / (88.768 × 10-6) = 16.5 × 106 باسكال = 16.5 ميجا باسكال << 215 ميجا باسكال
من بينها ، 215 ميجا باسكال هي قوة الانحناء لفولاذ Q235.
لذلك ، فإن عرض خط اللحام المصمم والمختار من قبل الشركة المصنعة لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية يلبي المتطلبات. طالما يمكن ضمان جودة اللحام ، فإن مقاومة الرياح في عمود المصباح لا يمثل مشكلة.
ضوء الشمس في الهواء الطلق | ضوء شمسي LED | الكل في ضوء شمسي واحد
معلومات إنارة الشوارع
تتأثر ساعات العمل الخاصة بأضواء الشوارع بالطاقة الشمسية ببيئات العمل المختلفة مثل الطقس والبيئة. سوف يتأثر عمر خدمة العديد من مصابيح إنارة الشوارع بشكل كبير. تحت فحص الموظفين المعنيين لدينا ، وجد أن التغييرات في أجهزة توفير الطاقة لمصابيح الشوارع لها تأثير جيد للغاية وتوفر الكهرباء. من الواضح أن عبء العمل على عمال الصيانة لأضواء الشوارع وأضواء الأعمدة العالية في مدينتنا قد تم تقليله بشكل كبير.
مبدأ الدائرة
في الوقت الحاضر ، مصادر إضاءة الطرق الحضرية هي بشكل رئيسي مصابيح الصوديوم ومصابيح الزئبق. تتكون دائرة العمل من مصابيح الصوديوم أو مصابيح الزئبق وكوابح الاستقراء والمحفزات الإلكترونية. معامل القدرة هو 0.45 عندما يكون مكثف التعويض غير متصل ويكون 0.90. الأداء العام للحمل الاستقرائي. مبدأ العمل لموفر الطاقة الشمسية هذا هو توصيل مفاعل AC مناسب في سلسلة في دائرة إمداد الطاقة. عندما يكون جهد الشبكة أقل من 235 فولت ، يكون المفاعل قصير الدائرة ولا يعمل ؛ عندما يكون جهد الشبكة أعلى من 235 فولت ، يتم تشغيل المفاعل للتأكد من أن جهد العمل لمصباح الشارع الشمسي لن يتجاوز 235 فولت.
تتكون الدائرة بأكملها من ثلاثة أجزاء: مزود الطاقة ، وكشف ومقارنة جهد شبكة الطاقة ، ومشغل الإخراج. يظهر الرسم التخطيطي الكهربائي في الشكل أدناه.
تتكون دائرة إمداد الطاقة لإضاءة الشوارع الشمسية من محولات T1 ، وثنائيات D1 إلى D4 ، ومنظم ثلاثي الأطراف U1 (7812) ومكونات أخرى ، ومخرجات + جهد 12 فولت لتشغيل دائرة التحكم.
يتكون اكتشاف ومقارنة جهد شبكة الطاقة من مكونات مثل op-amp U3 (LM324) و U2 (TL431). يتم تقليل جهد الشبكة بواسطة المقاوم R9 ، ويتم تصحيح D5 بنصف موجة. يتم ترشيح C5 ، ويتم الحصول على جهد تيار مستمر يبلغ حوالي 7 فولت كجهد كشف أخذ العينات. يتم ترشيح جهد الكشف عن العينات بواسطة مرشح تمرير منخفض مكون من U3B (LM324) وإرساله إلى جهاز المقارنة U3D (LM324) للمقارنة مع الجهد المرجعي. يتم توفير الجهد المرجعي للمقارنة بواسطة مصدر الجهد المرجعي U2 (TL431). يتم استخدام مقياس الجهد VR1 لضبط سعة جهد الكشف عن العينات ، ويستخدم VR2 لضبط الجهد المرجعي.
يتكون مشغل الإخراج من مرحلات RL1 و RL3 وموصل طيران عالي التيار RL2 ومفاعل تيار متردد L1 وما إلى ذلك. عندما يكون جهد الشبكة أقل من 235 فولت ، فإن جهاز المقارنة U3D ينتج مستوى منخفضًا ، ويتم إيقاف تشغيل أنبوب Q1 ذي الثلاثة أنابيب ، ويتم تحرير المرحل RL1 ، ويكون اتصاله المغلق عادةً متصلاً بدائرة إمداد الطاقة الخاصة بموصل الطيران RL2 ، RL2 ينجذب ، والمفاعل L1 قصير الدائرة لا يعمل ؛ عندما يكون جهد الشبكة أعلى من 235 فولت ، فإن المقارنة U3D ينتج عنها مستوى عالٍ ، ويتم تشغيل ثلاثة أنابيب Q1 ، ويسحب المرحل RL1 للداخل ، ويفصل الاتصال المغلق عادةً دائرة إمداد الطاقة لملامس الطيران RL2 ، و RL2 هو صدر.
المفاعل L1 متصل بدائرة إمداد طاقة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية ، والجهد الكهربي للشبكة المرتفع بشكل مفرط جزء منه لضمان أن جهد العمل لمصباح الشارع الشمسي لن يتجاوز 235 فولت. يستخدم مؤشر LED1 للإشارة إلى حالة عمل المرحل RL1. يتم استخدام مؤشر LED2 للإشارة إلى حالة عمل موصل الطيران RL2 ، ويتم استخدام المكثف MY1 لإطفاء جهة الاتصال.
يتمثل دور المرحل RL3 في تقليل استهلاك الطاقة لملامس الطيران RL2 ، لأن مقاومة ملف بدء التشغيل RL2 هي 4Ω فقط ، ويتم الحفاظ على مقاومة الملف عند حوالي 70 درجة. عند إضافة DC 24V ، يكون تيار بدء التشغيل 6A ، وتيار الصيانة أيضًا أكبر من 300mA. يقوم المرحل RL3 بتبديل جهد ملف ملامس الطيران RL2 مما يقلل من استهلاك الطاقة القابضة.
المبدأ هو: عندما يبدأ RL2 ، يقوم التلامس الإضافي المغلق عادة بسحب ملف المرحل RL3 ، RL3 ، والاتصال المغلق عادة يربط طرف الجهد العالي 28V للمحول T1 بمدخل مقوم الجسر RL2 ؛ بعد بدء RL2 ، يتم فتح جهة الاتصال الإضافية المغلقة عادةً ، ويتم جذب المرحل RL3 كهربائيًا. يربط الاتصال المفتوح عادةً طرف الجهد المنخفض 14 فولت للمحول T1 بمحطة إدخال تصحيح الجسر في RL2 ويحافظ على مقاول الطيران بنسبة 50 ٪ من جهد ملف البدء RL2
جدول المحتويات