巴彦淖尔内蒙古新农村LED太阳能路灯

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太阳能设计思想
1,太阳能电池组件选型 
设计要求:北京地区，负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。 
⑴ 北京地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算北京地区峰值日照时数约为3.424h; 
⑵ 负载日耗电量 = = 12.2AH 
⑶ 所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A 
在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。 
⑷ 太阳能组件的最少总功率数 = 17.2×5.9 = 102W 
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。 
二、太阳能.蓄电池选型
太阳能供电系统中，蓄电池的性能好坏直接影响系统的综合成本及运行好坏和使用寿命，本方案中选用我公司与中国科学院金属研究所联合研制的最新成果储能型胶体蓄电池， 
与普通的铅酸电池相比，它在设计上和制造工艺上有以下突出特点: 
使用寿命超长，正常情况下使用寿命为五到十年。 
采用适合的正负极合金配方及活性物质配比，使电池更加适合储能电池循环充、放电的使用特点。 
胶体电解液的设计，有效的抑制活性物质的脱锈和极板的硫酸盐化现象，从而延缓了电池在使用过程中的性能衰降。大大改善了电池的深充放循环寿命。 
选用笫四代照明产品LED光源 。 
LED光源优势
1.发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低。 
2.安全可靠性强。 
3.反应速度快，单元体积小，绿色环保。 
4.同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命却是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品。 
5.单颗大功率超亮度LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照明光源市场成为可能，将是人类继爱迪生发明白炽灯后最伟大的发明之一。 
三、电池组件支架
1) 倾角设计
为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。 
关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为长沙地区，依据本次设计参考相关文献中的资料[1]，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。 
2)抗风设计
在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。⑴ 太阳能电池组件支架的抗风设计 
依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风)，根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。 
在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。 
⑵ 路灯灯杆的抗风设计 
路灯的参数如下: 
电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m 
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm 
焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为 
PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。 
根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。 
所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。 
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。 
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。 
破坏面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3) 
=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3 
=88.768×10-6 m3 
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W 
= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa 
其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。 
所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。