运动器材发电毕业设计

Comment A1: 把正文中所有的段前段后设为 0 山东科技大学专科毕业设计论文摘 要本文针对运动器械的运动特点,考虑到人们在健身运动中所消耗大量能量，我们将健身器材分为两大类：往复式运动和回转式运动健身器材，通过对健身器材进行改装，将人们消耗在健身器材上的机械能转化为小型发电机的动能来发电，设计了一套健身器材发电系统,利用人骑车时的机械功带动发电机转子进行发电，并利用液压传动的措施将健身器材的不规律机械能转化为水的势能,平稳地发电,利用电力电子装置改善电能质量后供电力设备使用。并且，针对健身环境、运动器械、人体运动的特点，设计了一套发电系统，并对系统组成部分的设备进行设计，在理论上分析了各部件的特性，证明了该系统的可行性。本设计涉及到电机、电力电子、物理等多个学科，无论是理论上还是实践都是可行的。关键词:健身发电； 液压传动；电力电子控制；永磁发电机；山东科技大学专科毕业设计论文ABSTRACTIn this paper, the characteristics of sports equipment for sports, taking into account the people exercise consumed a lot of energy, we will be divided into two categories of fitness equipment: reciprocating and rotary motion fitness equipment, fitness equipment to be modified by the people consume machinery in the fitness equipment can be converted into kinetic energy to power a small generator, designed a set of fitness equipment power generation system that uses mechanical work to drive people to ride when the generator rotor to generate electricity, and the use of hydraulic drive of measures of fitness equipment irregular mechanical energy into potential energy of water, smooth power, after the use of power electronic devices improve power quality for electric power equipment.Furthermore, the characteristics of the fitness environment, sports equipment, body movement, a power generation system design, equipment and system components part of the design, the theoretical analysis of the characteristics of each part, proved the feasibility of the system.The design involves many disciplines motors, power electronics, physics, both in theory and practice are feasible.Keywords：Fitness power; hydraulic transmission; power electronics control; permanent magnet generator;山东科技大学专科毕业设计论文目 录摘 要 .IABSTRACT.II1.绪论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 国内外发展趋势 .11.3 本设计所要实现的目标 .32 系统的组成和流程 .32.1 需要考虑的因素 .32.2 实例设计 .42.3 系统中各部分设备原理分析 .62.3.1容积式泵 .62.3.2循环水系统 .72.4 发、用、蓄电系统 .72.4.1 发电机的选择 .72.4.2 电力电子控制 .82.4.3 蓄电池 .83器件的选取与计算 .103.1 永磁发电机 .103.1.1发电机参数 .133.1.2永磁发电机的运行特性 .143.1.3永磁发电机的安装与维护 .173.2 逆变器 .173.3 电力电子控制电路 .223.4 整流滤波电路 .233.5 稳压斩波电路 .253.6 逆变电路 .263.7 传动装置 .283.8 蓄电池 .293.9 总结与展望 .29山东科技大学专科毕业设计论文4市场分析与经济效益预测 .314.1 行业市场分析与预测 .314.1.1政策背景 .314.1.2 行业市场预测 .314.2 经济效益分析 .324.2.1成本分析 .324.2.2发电量分析 .335 总 结 .35致 谢 .36参考文献 .38Comment A2: 正文中 行间距设为1.5倍 你没看格式要求吗？Comment A3: 段首缩进 2字 其它类似山东科技大学专科毕业设计论文01.绪论1.1 选题背景及意义随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，据专家预测，煤炭还可开发 221年，石油 39年，天然气只能用 60年，由能源短缺而引发的电力紧缺问题日益突出，2003-2004 年的持续“电荒”、全国用电负荷比增长 15.2%，这些情况对社会的可持续发展造成了难以忽略的问题，解决能源问题，唯一的出路就是有截肢的利用常规资源，开发新能源。随着人民生活水平的日益提高,更多的人开始热衷于健身,以保持健康的体魄和满意的体型。正是由于人们在健身上的投资愈来愈多,导致各种健身场所应运而生。在健身时,人体消耗大量的能量,转化为健身器械的机械能。这些能量其实是很可观的,为什么不加以利用呢？将健身器械的机械能转化为可为生产、生活所使用的电能,也是对“低碳生活”这一新的时代主题的一种贡献。随着更多大型健身俱乐部的建成,设计一套能高效地利用各种健身器材发电的系统,在当今能源紧缺的大局势下,其效益是显而易见的。目前,国内利用健身器械发电还处在研究之中,健身器械的运动大多是圆弧摆动的,难点之一就是如何高效地将不确定的圆弧摆动运动转化为有规律的圆周运动,以驱动发电机发电。1.2 国内外发展趋势2008年，一家美国公司首创了用健身器材发电的技术，健身者在跑步机或者脚踏车机上运动时，把动能转化为直流电，再通过转化装置变成110V的民用电。这种技术在不少健身房实际推广，亚当贝泽尔从 2009山东科技大学专科毕业设计论文1年起在美国俄勒冈州首府波特兰和加拿大的亚伯达省开了两家绿色健身房，还在筹备与合伙人开办第三家。使用一部器械运动 30 分钟所产生的电能，可以达到 50-150 瓦，可供一台笔记本电脑工作一个小时，足够一只手机用一个星期了。贝泽尔在波特兰的那家健身房利用客户人体发电为设施的灯光、电扇和电视机供电，2009 年那里 36%的用电量，也就是 37000 度(千瓦时)是客户提供的。“相当于减少了 7 万磅碳排放，或者不开车 81400 英里，或者种植 15 英亩的树木。”贝泽尔说。这家绿色健身房比同等大小的健身房节能 85%。对于健身客户来说，帮健身房免费发电，也成了一种额外的乐趣。一位英特尔公司的工程师玛莎琼斯就是绿色健身房的忠实客户：“相对于参考燃烧了多少脂肪、消耗了多少卡路里，看到自己发了多少电显然更有意思，这很有成就感。”根据俄勒冈州的电力法规，电网用户可以自己发电，并为州电网输出电力做贡献，最后根据客户的实际用电量和送电量，消耗州电网电量的净值计算电费。一般用户都是安装太阳能或者风力发电系统自己发电，以减少电费开支，贝泽尔的绿色健身房也完全可以为大众做贡献，但靠健身者踩脚踏车取代不环保的火力发电，还只是个概念。业界人士估算，全美健身房有 800-1000 万台可改造为可发电的健身器械，如果让它们一起发电，不是挺好？估计绝大多数开健身房的老板都不会同意。库特伯德哈格在洛杉矶运营一家绿色健身房，他说，可发电健身器要收回成本，需要 15 年，而这是健身器本身寿命的 2-3 倍。也就是说，健身发电玩环保，其实是烧钱玩环保。贝泽尔也承认，他开绿色健身房，只求效应，不求回报。山东科技大学专科毕业设计论文2俄勒冈大学人力发电计划项目主任米塔尔说：“我们希望将全国所有的脚踏车机与电网相连，这并不是说就不需要用中东石油发电了。我们希望学生们在跑步机上挥洒汗水的同时，接受到环保理念。”我国这几年这种节能运动发电的方式和概念，也得到了普及，很多大型健身房，也引进了多种多样的，利用机械能转换为电能的运动器材！十分有发展潜力，对广大的爱好健身的群众是很好的方式。随着，技术的发展和成熟，像这样环保的发电方式一定会得到充分普及！1.3 本设计所要实现的目标随着国家工业化发展，能源消费增加是经济社会发展的客观必然，环境污染也会随之而至，能源紧缺的压力也会越来越大，将全民健身运动和节能环保结合起来是一项十分有前途并且有意义的事情。充分调动全民的积极性，使每个人切实了解节能环保的现实意义和重大作用，充分利用各种运动能源，将全民健身活动和节能环保工作有机结合起来，为了自身的健康，为了全球的低碳排放做一份贡献。2 系统的组成和流程2.1需要考虑的因素根据健身器材的特点,设计一套合适的发、用电系统,主要从以下几个方面考虑:(1)健身器材的运动主要可分为圆周运动和圆弧摆动运动两类。故设计的发电系统应对两类运动都适用。山东科技大学专科毕业设计论文3(2)转速的不稳定性。健身人群有性别、年龄、体力的差异,导致器械的运动速度无法稳定,此问题可用适当的缓冲装置解决。(3)要有足够大的输出。器械的转速直接用来发电的话,是远远不够的,需要借助一定的齿轮变速装置来提高转速。(4)发、用电要平衡。运动器械的使用具有不确定性,故发出的电量可能时大时小,故在系统中需加储能装置。2.2 实例设计健身器械种类虽然很多，根据各种不同器械运动方式结合发电原理进行设计改造，都可以实现寓运动乐趣和节能发电为一体的效果，其中发电方法多种多样，根据不同方法的在这列举出两种比较经济使用的两种方式！方案一 运动器械发电装置是在运动器材 动感单车的基础上进行设计，如图 1，这是一块模拟自行车骑行的运动器械，单车车轮通过传输皮带和一个小型发电机相连，并配备储能蓄电池和逆变器，统一放置在控制箱中。人们在锻炼身体时踩动单车，转动的轮子通过传输装置带动发电机发电，并将电能储存在蓄电池中，当需要改变运动强度时间，可通过安装在器械上上网调节机构去改变发电的励磁电流，励磁电流较大时，发电量也大，同时运动器械的蹬踏阻力也大，反之则减少，即增加了运动的乐趣，又可以根据不同运动要求用户改变运动强度。该器械有交流 220 伏、直流 5 伏、15 伏的电压输出接口，当用户需要用电时，只需把小功率交流用电器以及电脑笔记本、手机和插座连接把即可，使用非常方便快捷。如果在运动场馆可以将这些电力串并联起来，形成较大规模的运动发电系统，则有较强的电力输出。由于带动发电机发电要产生一些阻力，运动者则要Comment A4: 2.1 其它类似 字体也不对 其它类似山东科技大学专科毕业设计论文4克服这些阻力才能使单车动起来，这样既达到可健身的目的又发出了电能，节省了市电的消费，起到了节能环保的作用。方案二 考虑发电机与运动器材是个一个整体，一台器材就得需要一台发电机，这样使的制造成本和维护费用等经济方面造成了很大困扰，所以，就不如把每台器材产生的机械能进行汇总和传动。有健身器械带动偏心轮旋转，通过容积式将水槽中的水压入缓冲槽 1内。水经缓冲后流过叶轮，叶轮旋转经变速装置使发电机发电，发电机一边向负载供电，一边与蓄电池相连接，以实现：发电过量时，向蓄电池充电；发电不足时，蓄电池也向负载供电。方案二相对于方案一，较为独立，只要有相应的中间环节，就能与一台或者多台各种运动器材相连接，不仅汇总了机械能，而且大大节约了成本，提高了经济效益。图 2.1.1方案一Comment A5: 字体不对山东科技大学专科毕业设计论文5图 2.2.1 方案二注：1 为偏心轮，2 为容积式泵