《运动器材发电路灯.docVIP

运动器材发电路灯 设计者： 指导教师： （兰州理工大学，xx，甘肃省兰州市 ，邮编：730050 ） 　　　　　　　　　　联系　人：　 　　　　　　　　　　联系方式：　 邮 箱： 摘要：随着经济高速发展，人民生活水平逐步提高，人们的体育意识不断增强，健身活动全面普及，体育健身已成为现代人生活的重要组成部分。本作利用在公园，广场等地的漫步机为其连接的路灯供电照明。该作品是利用健身者在使用健身车健身时使健身车踏板运动，从而带动与健身车踏板连接的发电机运转使其产生电能为与其相连的路灯供电，与路灯相连的蓄电池在正常运行时充电，在路灯达到正常运行状态是蓄电池放电。 关键字：健身发电，永磁发电机,节约电能，低碳环保。 1 研制背景及意义 利用公园，广场等场所的健身器材中人体消耗的能量发电以供路灯等用电设备的正常运转，这是健美瘦身、强健体魄的 时尚生活方式与节能减耗、绿色环保时代主题的完美结合。在新能源的探索日新月异，节能产品层出不穷的今天，健身发电无疑是具有规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，同时也是普通民众从点滴做起，通过能源的二次利用变废为宝的典范。在举国上下为构建节约型社会而不懈奋斗的今天，利用运动健身来发电，具有广阔的市场空间和深远的推广意义。 2 工作原理 人蹬踏板，通过传动装置，带动永磁发电机的转子转动，此时发电机发出电压、频率脉动的三相交流电，经过三相二极管整流桥整流变为电压脉动的直流电。电压脉动的直流电输出到直流稳压斩波器，PWM输出控制器通过电压反馈信号的输入，来控制直流稳压斩波器开关器件的占空比，保证最终输出稳定幅值的直流电压。幅值稳定的直流电通过逆变器变为电压、频率稳定的交流电，供给指定的用电设备。当指定的用电设备都正常运行时，发出控制信号，对蓄电池进行充电；当指定的用电设备没达到正常运行状态时，蓄电池向负载进行放电。 3 设计方案 健身系统的动力是由健身者提供的，现将本作品的设计方案介绍如下: 3.1健身车 该装置与市场上出售的健身车基本无异，只需在健身车后方安置一立柱放置路灯 3.2 永磁发电机 永磁式交流发电机主要由转子、定子、前后端益、轴承和皮带轮等组成。 交流发电机结构示意图 1.皮带轮 2.前端盖 3.转子 4.定子线圈 5.机壳 6.引出导线 7.后端盖 8.定子铁芯 3.3 电力电子控制电路 提供的电源并不是理想的正弦波，电压波动、频率波动 波形畸变和瞬时停电等情况都可能使敏感设备停止运行，甚至损坏设备中的元器件。因此需要电力电子电路对其进行控制，以保证当交流输入电源发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响。 3.4 蓄电池 通过对多种蓄电池性能的比较，本作品中选用免维护铅酸蓄电池作为电能的储能装置。免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。因此适宜作为健身发电的储能装置。 3.5 传动装置示意图(飞轮之间用皮带传动) 4 理论设计计算 永磁发电机的运行特性 4.1 输出特性 永磁发电机的输出特性是指当负载一定，在机械力的拖动下，不同转速时输出电压或电流的函数关系，即、。 根据永磁发电机的函数可得 式中，——空载时定子相绕组中产生的感应电动势； ——发电机A相端电压； ——定子电流； ——定子每相绕组的电阻； ——电枢反应电抗； ——电枢反应漏电抗 ——所带负载。 联立上两式可以得到： 即幅值为： 4.2 外特性 永磁电机的外特性是在转速恒定条件下，输出电压和电流的函数关系，即。 由永磁发电机电势相量图，可以写出下列方程： 或 4.3 输出功率 三相永磁同步发电机的输出功率为： 式中，m——相数；——功率因数。 如果永磁电机的负载是纯电阻性负载，因此=1，此时 5 创新点 1 利用运动器材发电，节约电能，减少公共基础建设的投入，值得推广。 2 能通过资源的二次利用，为节能减排、绿色环保贡献自己的力量。 6 参考文献 [01] 陈峻峰 . 永磁电机(下册)交流电机和直流电机 [M] . 中国电力出版社。 [02] 康华光等 . 电子技术基础：模拟部分 [M] . 高等教育出版社 [03] 王云亮 . 新编电气与电子信息类本科规划教材电力电子技术 [M] . 电子工业出版社 [04] 张乃国等 . UPS供电系统应用手册 [M] . 电子工业出版社 永磁 发电机