ZM2121 風力発電・太陽光発電トレーニング機器 教育機器 職業教育機器 再生可能エネルギートレーニング機器

I. 機器概要
1 はじめに
1.1 概要
このトレーニングシステムは、風力発電と太陽光発電の発電プロセスをシミュレートし、学生が風力発電と太陽光発電を学習できるようにします。
風力発電機はファンで駆動され、太陽光発電パネルは高出力のメタルハライドで駆動されます。このトレーナーは学生の実践能力を育成するため、工学系大学、トレーニング機関、専門学校などに適しています。
1.2 特徴
(1) このトレーナーはアルミニウム製の柱構造を採用し、内部に計測メーターを内蔵しています。底部にはユニバーサルホイールが装備されているため、簡単に移動できます。
(2) 様々な実験回路とコンポーネントを搭載可能で、学生はそれらを様々な回路に組み合わせて、様々な実験やトレーニングコンテンツを行うことができます。
(3) 安全保護システムを備えたトレーニングワークベンチ。
2. 性能パラメータ
(1) 風力発電セット：風力発電ユニットはファンユニットと送風ユニットで構成され、アルミプロファイル構造を採用し、機器底部にはユニバーサルホイールが取り付けられています。ファンユニットの寸法は800mm×800mm×1500mm（長さ×幅×高さ）、送風ユニットの寸法は800mm×800mm×1500mm（長さ×幅×高さ）です。
(2) 太陽光発電装置：フルアルミ構造、調整可能な太陽光パネル、寸法は800mm×800mm×1200mm（長さ×幅×高さ）です。
(3) 電源ボックスユニット：アルミプロファイル構造、アルミ吊り下げボックス、寸法は1080mm×300mm×740mm（長さ×幅×高さ）。
(4) 単一太陽電池セルプレート：
定格ピーク値動作電力：20Wp
短絡電流：1.9A
ピーク値電流：1.7A
開放電圧：18.5V
(5) ファン技術仕様：
ファンタイプ：水平方向
起動速度：2.5メートル/秒
定格ファン速度：10メートル/秒
最大抗風速度：40メートル/秒
定格動作電力：200～500W
風向調整：自動調整
(6) バッテリー技術仕様：
電圧：12V
容量：12Ah
バッテリー損失電力：10V±1V
適用規格：GB/T 9535
相対湿度：35～85％RH（結露なし）
(7) 動作条件：
温度：-10～+40℃
温度：≤80℃
環境空気：なし腐食性空気、燃料空気、多量の導電性粉塵のないこと
(8) 電力：
消費電力：≤5000W
動作電力：AC220±5%、DC12V/24V
動作モード：連続
電源：直列または並列接続
動作モード：連続
3. システムの概要
本システムは、風力発電システム、太陽光発電システム、制御システム、インバータシステムの4つの部分で構成されています。風力発電システムは、送風機、発電機、バッテリーで構成されています。太陽光発電システムは、太陽電池パネルとバッテリーで構成されています。制御システムは、風力発電および太陽光発電コントローラーで構成されています。インバータシステムは、周波数インバータと負荷ユニットで構成されています。
模擬風力発電機は、水平軸型永久磁石同期発電機を採用し、自然風を模擬する送風機を備えています。送風機は3段階の風速を選択できます。このシステムは、送風機の速度と位置を変えることで、風向と風力の変化を模擬し、それぞれの条件下での発電効果を検出することができます。模擬風力発電機は下図のとおりです。
模擬風力発電機
上図の左側は風力発電機です。風力発電機の出力は三相交流12Vで、出力端子は機器下部にある接続ボックスに接続されています。右の写真は送風ユニットです。電源は単相AC 220V、50Hzです。動作時は、プロファイルコネクティングロッドを介して2つの部分の台座を接続します。下図の通りです。
模擬風力発電機の接続モード
2. 模擬太陽光発電システム：このシステムは、18V、20Wのソーラーパネルを3枚採用しており、異なるシステム電圧に応じて直列接続と並列接続が可能です。また、ソーラーパネルとの相対位置を調整することで太陽光の位置をシミュレートできるため、様々な太陽光条件での実証を容易にシミュレートできます。模擬太陽光発電システムは下図の通りです。
太陽電池パネルの出力は、装置背面にある接続ボックスに接続され、安全端子を介して出力されます。単一ブロックの太陽電池パネルの定格出力電圧は18Vで、3枚のセルパネルは個別に動作することも、並列動作することも可能です。
模擬太陽光発電機
3. バッテリーセット：12V/12AHのメンテナンスフリー・ノーサービスバッテリー2個で構成されており、並列接続して12V200AHシステム、直列接続して24V/100AHシステムとして使用できます。バッテリーの直列接続と並列接続の理解を深めることができます。バッテリーは電源ボックス内部に内蔵されており、バッテリー出力端子は電源ボックスパネルに接続します。図の1と2はバッテリー出力部で、赤と黒の端子から出力されます。
電源ボックスバッテリー
4. コントローラー吊り下げボックス：この吊り下げボックスには産業用充電コントローラーが採用されており、風力発電機用太陽光発電パネルの電力を制御してバッテリーに充電します。パネルのインジケータライトはコントローラーの動作状態を表示し、システムの動作パラメータを確認できます。また、オペレーター自身でパラメータを設定することもできます。さらに、過充電保護、過電流保護機能も備えています。コントローラー吊り下げボックスは下図のとおりです。
図の端子1と2はバッテリー入力端で、バッテリーは直列または並列接続できます。入力電圧は12Vまたは24Vです。
端子3と6はヒューズです。端子4と5はコントローラの出力端子です（注意：コントローラの出力端子は高出力電気機器に接続できません）。
端子7は太陽電池パネルの入力端子、端子8は風力発電機の入力端子です。
コントローラ吊り下げボックス
(1) コントローラ操作上の注意事項
a. 太陽電池モジュールとバッテリーの逆接続は厳禁です。
b. 太陽電池モジュールとバッテリーの直接短絡は厳禁です。
c. 充電効果検出を行うために、発電機、DCモーター、スイッチ電源などの電動モーター駆動モード、および風力発電機を模擬したモードは厳禁です。これによりコントローラが損傷した場合、製造元は責任を負いません。
d. バッテリーに接続する前に、マルチメーターを使用してバッテリー電圧を測定し、定格電圧の80%を超えていることを確認してください。定格電圧の80%を下回ると、コントローラーが損傷する可能性があります。
e. 12Vシステムの場合、バッテリー電圧は9V未満になってはなりません。
f. 24Vシステムの場合、バッテリー電圧は18V未満になってはなりません。
g. 太陽光発電モジュールの開放電圧は、バッテリー設定電圧の2倍以下である必要があります。
h. 太陽光発電モジュールの動作電圧は、バッテリー電圧の1.5倍以上である必要があります。
(2) コントローラーパネルのボタンの説明
コントローラーパネルは以下のとおりです。
A. バッテリー充電表示ランプ：充電状態を示します。
B. バッテリー電圧表示ランプ：バッテリー電圧状態とシステム障害を示します。
C. 電源出力表示ランプ：出力電源状態を示します。
コントローラーパネルの写真

インジケータライトの状態説明
インジケータライトの状態 意味
LEDライト
緑 消灯 未充電
点滅 充電中
LEDライト
赤 通常点灯 バッテリー電圧不足
点滅 バッテリー過電圧
消灯 バッテリー電圧正常
LEDライト
緑 通常点灯 DC電源出力あり
点滅 DC電源出力なし
消灯 負荷短絡または電力過負荷
(1) コントローラーの接続
ステップ1：バッテリーに接続
警告：
A. バッテリーの正極端子と負極端子、および正極と負極端子に接続するリード線が短絡すると、火災や爆発の原因となる可能性があります。本機は慎重に操作してください。
B. バッテリー電圧が9V未満の場合は、コントローラーへの接続を固く禁じてください。このような深刻な電圧不足や低品質のバッテリーはコントローラーを損傷する可能性があります。上記の理由により製品が損傷した場合、製造元は品質保証および連帯責任を負いかねます。
警告：
A. バッテリーを接続する前に、マルチメーターを使用してバッテリー電圧を測定してください。
B. 24Vシステムの場合、バッテリー電圧が18V以上であることを確認してください。
C. 12Vシステムの場合、バッテリー電圧が9V以上であることを確認してください。
コントローラーは、バッテリー電圧に基づいて12Vシステムと24Vシステムを自動的に判別できます。
注意：
バッテリー電圧が16Vと17Vの間である場合、これらの電圧はコントローラーのデッドゾーンとなり、コントローラーは正常に動作しません。ご注意ください。
すべての接続が正しいことを確認してから、安全スイッチに接続してください。配線前に安全スイッチに接続しないでください。
ステップ2：負荷への接続
コントローラーの負荷端子は、バッテリーの定格動作電圧と同じ定格動作電圧のDC電源機器に接続できます。コントローラーはバッテリー電圧を使用して負荷に電力を供給します。
負荷の正極と負極を負荷接続端子に接続します。負荷端子には電圧がかかっている場合がありますので、配線時は短絡を起こさないように注意してください。正極リードまたは負極リードに安全装置を接続することをお勧めします。設置中は安全装置に接続しないでください。設置後、すべての配線が正しいことを確認してから、安全装置に接続してください。負荷を配電盤経由で接続する場合は、各負荷回路に個別に安全装置を接続し、負荷電流がコントローラーの定格電流10Aを超えないようにしてください。負荷には、DC LED街灯や監視機器などが使用できます。
ステップ3：太陽光発電モジュールを接続する
警告：
A. 太陽光発電モジュールは非常に高い電圧を発生する場合があります。配線の際は、感電に十分注意し、感電にご注意ください。
B. コントローラーは、12Vおよび24Vのオフグリッドソーラーモジュールを使用できます。また、最大入力電圧を超えないオープン回路のグリッド接続モジュールも使用できます。システムソーラーモジュールの電圧は、システム電圧よりも低くしないでください。
ステップ4：風力発電機を接続する
A. 定格電圧（定格風速以下）がバッテリー設定電圧と同じ風力発電機を選択して使用してください。
B. DCドラフトファンを選択した場合、+/-電極の2本のケーブルは、3つの端子から任意の2つの端子に接続できます。しかし、このドラフトファンは安価で粗雑な整流器を内蔵しており、安定性が低く、故障率が高いなどの問題があるため、このタイプのドラフトファンの使用はお勧めしません。当社の製品には高品質の整流器モジュールが内蔵されています。
ステップ5：接続を確認する
すべての接続を再度確認し、各端子の正極と負極が正しいことを確認してください。
ステップ6：電源投入の確認
A. まず、バッテリースイッチをオンにし、コントローラーの電源を入れます。
B. 太陽光発電モジュールスイッチをオンにし、充電を開始します。
C. 風力発電機スイッチをオンにし、充電を開始します。
D. 負荷（照明または監視機器）スイッチをオンにすると、負荷が動作を開始します。
E. 電源スイッチを起動します（機器に電源スイッチがない場合は無視してください）
5. インバータ吊り下げボックス：12V/24V電圧インテリジェント識別周波数インバータを採用し、出力電圧はAC220V、連続電力は600W、ピーク電力は1000W、変換効率は90%以上、低電圧自動警報機能を備えています。インバータ吊り下げボックスは下図の通りです。
図中、1は制御スイッチ、2は状態表示ランプ（12Vインジケーター、24Vインジケーター、電源インジケーター）、3はDC入力端子（12Vまたは24V）、4はAC220V出力端子です。
インバータ吊り下げボックス
6. 計器吊り下げボックス：発電電圧、発電電流、充電電圧、充電電流、逆電圧、逆電流をリアルタイムで表示できます。
計器吊り下げボックス
7. 端末負荷吊り下げボックス：白熱電球、省エネランプ、軸流ファンを備え、インバーターで変圧された220V交流電流に対して、各種負荷実験を行うことができます。
3.2 電源制御パネル
(1) 電圧・電流出力インジケーター
(3) 電源インジケーターと安全電源出力端子を装備しています。
(4) 内部にAC電源を内蔵し、短絡保護機能を備えています。透明窓を通して、生徒は電源ボックス内部の構造を観察できます。
3.4 装備部品
(1) コントローラー吊り下げボックス 1個
(2) インバータ吊り下げボックス 1個
(3) メーターボックス吊り下げボックス 2個
(4) 負荷端子吊り下げボックス 2個
(5) 4mm安全電気接続ケーブル 40本
4 実験リスト
(1) バッテリー特性試験：1) 電気技術パラメータ 2) バッテリーの直列および並列接続
(2) 充電コントローラー実験：1) 逆接続保護実験 2) バッテリー過充電時のコントローラー保護 3) バッテリー過放電時のコントローラー保護実験 4) 充電防止実験
(3) 風力発電システム模擬実験
(4) 風力エネルギー充電制御実験
(5) 発電機動作電力試験実験
(6) 太陽光発電バッテリー開放電圧試験実験
(7) 太陽光発電バッテリー短絡電流試験実験
(8) 太陽光発電バッテリー動作電力試験実験
(9) 異なる条件下での太陽光発電バッテリーの異なる最大動作電力試験実験照明
(10) 太陽電池出力特性実験
(11) 太陽電池充電制御原理実験
(12) 太陽電池充電防止実験
(13) 太陽電池の直並列接続実験
(14) インバータ基本原理実験
(15) 簡易インバータ出力波形試験実験
(16) 太陽電池の直並列接続実験
(17) インバータ基本原理実験
(18) 簡易インバータ出力波形試験実験
(19) インバータによる交流負荷駆動実験
(20) 風力発電機と太陽光発電の相補実験