چگونه گردان های چرخشی برای کاهش مصرف انرژی طراحی کنیم؟

پلاستیک تقویت‌شده با فیبر کربن درجه T700 در بازوهای چرخان، محفظه‌های حرکتی و سایر اجزا اعمال می‌شود و وزن کل دستگاه را تا 35 درصد و بار موتور را تا 22 درصد کاهش می‌دهد. طبق داده‌های آزمایشی واقعی یک پروژه فرودگاهی، مصرف برق روزانه چرخ‌گردان‌های ساختاری فیبر کربنی از 12.8 کیلووات ساعت به 8.3 کیلووات ساعت کاهش یافته است.
یاتاقان های شناور مغناطیسی فعال اضافه شده به سیستم پشتیبانی اسپیندل تلفات اصطکاک مکانیکی را کاهش می دهد و راندمان انتقال را افزایش می دهد که بین 82٪ تا 94٪ است. مصرف برق بدون بار در ترکیب با یک موتور سنکرون آهنربای دائمی به 0.8 وات کاهش می یابد.
طراحی در مجموعه دنده‌های مدولار: با حفظ گشتاور خروجی 200 نیوتن متر، یک طرح انتقال ترکیبی از چرخ دنده‌های سیاره‌ای و کاهنده‌های هارمونیک تعداد مراحل انتقال را از 4 به 2 کاهش می‌دهد، بنابراین راندمان مکانیکی را 18 درصد بهبود می‌بخشد.
ترمز جریان گردابی الکترومغناطیسی: جریان ترمز به‌طور خودکار به حالت آماده به کار با قدرت کم-در طول شکاف‌های عبور با استفاده از الگوریتم PID در زمان واقعی وارد می‌شود. آزمایشات نشان می دهد که این رویکرد مصرف انرژی در حالت آماده به کار را به یک پنجم ترمز الکترومغناطیسی معمولی کاهش می دهد.
یک سوپاپ سرو متناسب که در مکانیزم برگشت بازوی چرخان قرار داده شده است به طور خودکار ضریب میرایی را بسته به فرکانس استفاده تنظیم می کند. در شرایط ترافیکی بالا-مثل ساعت شلوغی صبحگاهی در ایستگاه‌های مترو{2}}مصرف انرژی در هر سفر 0.32 وات ساعت کاهش می‌یابد.
اتخاذ شبیه‌سازی دینامیک سیالات (CFD) برای طراحی بیومیمتیک بازوی دوار به کاهش ضریب درگ از 0.42 به 0.28 کمک می‌کند. قدرت محرک موتور در اندازه گیری های واقعی آب و هوای توفان در امتداد ساحل 19 درصد کاهش یافت.
سیستم ذخیره انرژی فلایویل: در داخل حرکت یکپارچه شده است، یک فلایویل 1.2 کیلوگرمی فیبر کربنی از طریق یک کلاچ به شفت اصلی متصل می شود. با یک بار عبور، راندمان بازیابی انرژی ترمز به 78٪ می رسد که می تواند 40٪ از انرژی رانندگی را تامین کند.
یک ماژول تولید برق سرامیکی پیزوالکتریک از 32 صفحه سرامیکی پیزوالکتریک استفاده می کند که روی قسمت های مهم بازوی چرخان قرار می گیرد تا ارتعاشات مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. حجم ترافیک روزانه 5000 نفر به آن اجازه می دهد تا به طور مستقل نیازهای انرژی سنسورها را برآورده کند.
مولفه تولید برق اختلاف دما: استفاده از اختلاف دما بین قطعات الکترونیکی داخلی دروازه و محیط اطراف برای تولید انرژی الکتریکی از طریق اثر Seebeck. برای ماژول‌های ارتباط بی‌سیم، می‌تواند منبع تغذیه ثابتی را در محیط‌های تابستانی با دمای بالا- فراهم کند.
سروو موتور سنکرون آهنربای دائم: در محدوده بار 5%-100%، منحنی راندمان موتور با استفاده از رمزگذار 23 بیتی مقدار مطلق و الگوریتم کنترل FOC بالای 90% باقی می‌ماند. نرخ صرفه جویی کامل انرژی برخلاف موتورهای ناهمزمان به 35٪ می رسد.
استفاده از ماژول های قدرت SiC MOSFET در درایورها تلفات سوئیچینگ را تا 60 درصد کاهش می دهد و نیاز به اتلاف گرما را تا 40 درصد کاهش می دهد. هنگامی که با یک سیستم خنک کننده مایع جفت می شود، چگالی توان به 12 کیلو وات بر لیتر افزایش می یابد. در ترکیب با یک سیستم خنک کننده مایع، چگالی توان به 12 کیلو وات در لیتر افزایش یافته است.
توپولوژی درایو چند فازی: با استفاده از ترکیبی از یک موتور آهنربای دائم پنج فاز- و یک مبدل ماتریسی، همچنان می‌تواند 80% خروجی نامی را در صورت خطای افت فاز حفظ کند و در عین حال محتوای هارمونیک را از 15% به 3% کاهش دهد.
طراحی دامنه با ولتاژ چند سطحی: با استفاده از مبدل DC-DC، سیستم را به سه سطح ولتاژ تقسیم کنید: 3.3 ولت برای MCU، 5 ولت برای سنسور، و 24 ولت برای محرک، با دستیابی به راندمان تبدیل 92%. مصرف برق آماده به کار در مقایسه با سیستم های منبع تغذیه خطی معمولی 78 درصد کاهش یافته است.
ترکیب یک بسته باتری لیتیوم آهن فسفات با یک پنل خورشیدی انعطاف پذیر 200 واتی که در بالای دروازه بیرونی قرار گرفته است، ظرفیت ذخیره انرژی روزانه 4.8 کیلووات ساعت را فراهم می کند. در مکان‌هایی که نور خورشید کافی است، می‌تواند نیاز الکتریکی نظارت بر امنیت شبانه را به طور کامل برآورده کند.
ادغام شارژ بی سیم: استفاده از فناوری رزونانس جفت مغناطیسی برای دستیابی به راندمان انتقال 90 درصد، شارژ بی سیم استاندارد Qi 1.3 را برای پایانه های قابل حمل پرسنل تعمیر و نگهداری فراهم می کند، بنابراین اتلاف انرژی ناشی از فرکانس تعویض باتری را کاهش می دهد.
صفحه راهنمای نور منعطف OLED تولید یک ماژول راهنمای نور با ضخامت فقط 0.2 میلی متر با استفاده از فناوری OLED چاپ شده، مصرف انرژی کمتر از 0.5 وات بر متر مربع در روشنایی 100 سی دی در متر مربع است، بنابراین 60٪ انرژی{4} بیشتر از راه حل های نور پس زمینه LED معمولی کارآمد است.
تغییر تطبیقی ​​در نور محیط: تغییر روشنایی نور نشانگر پویا توسط حسگر رنگی TCS34725 در نظارت بر زمان واقعی روشنایی محیط. مصرف برق چراغ نشانگر در شرایط نور طبیعی در طول روز را می توان به 0.1 وات کاهش داد.
مکانیزم بیدار شدن{0}} القاء بدن انسان: حسگرهای رادار موج میلیمتری را برای بیدار کردن سیستم اصلی روشنایی تنها زمانی که حرکت انسان در محدوده 1.5 متری تشخیص داده می‌شود، به کار بگیرید، که مصرف انرژی روشنایی در حالت آماده به کار را تا 92% کاهش می‌دهد.
مدل پیش بینی بار: با استفاده از تحلیل شبکه عصبی LSTM داده های ترافیک گذشته، اوج جریان مسافر را 15 دقیقه جلوتر پیش بینی کنید. برای کاهش مصرف انرژی روزانه تا 18 درصد، به‌طور خودکار به حالت فوق‌{2}}کم مصرف در طول دوره‌های دره کم تبدیل شوید.
تصمیم محاسبات لبه: به صورت پویا سرعت موتور را بر اساس تقاضای ترافیک زمانی واقعی تغییر دهید و به صورت محلی یک مدل یادگیری تقویتی سبک را به کار بگیرید. طبق آزمایشات، این روش محدوده نوسانات مصرف انرژی تک پاس را از ± 15% به ± 3% کاهش می دهد.
کنترل تعاونی گروهی است که شبکه LoRaWAN به دروازه های نزدیک اجازه می دهد تا قدرت را هماهنگ کنند. دستگاه های همسایه به طور خودکار مصرف برق در حالت آماده به کار را زمانی که یک دروازه به شدت بارگذاری می شود کاهش می دهد، بنابراین مصرف انرژی کل ثابت در منطقه را حفظ می کند.
حالت خواب چند سطحی: سه حالت S0 (در حال اجرا)، S1 (خواب سبک) و S2 (خواب عمیق) را مشخص کنید و با استفاده از روش راه‌اندازی رویداد، تغییر حالت سطح میلی‌ثانیه-را اعمال کنید. این روش مصرف برق آماده به کار در شب را از 25 وات به 3.8 وات در هر تست کاهش می دهد.
حالت های مدار ضروری را قبل از رفتن به حالت خواب در ابرخازن 1F ذخیره کنید تا قابلیت بیدار شدن سریع-در عرض 0.5 ثانیه تضمین شود. در مقایسه با سیستم های باتری استاندارد، چرخه تعمیر و نگهداری به پنج سال افزایش یافته است.
استراتژی بیدار شدن زمان‌بندی‌شده-: یک وضعیت بیدار شدن{1} دوگانه زمین‌ساخت و چارچوب زمانی برای جلوگیری از اتلاف انرژی ناشی از بیدار شدن{2}}در پاسخ به درخواست‌های بازرسی ثابت در شب طراحی شده است.
تجزیه و تحلیل طیف ارتعاش: حالت صرفه جویی در انرژی را در مرحله اولیه سایش یاتاقان فعال کنید، بنابراین مصرف انرژی بیشتر را تا 40 درصد در طول زمان خطا کاهش دهید. داده های ارتعاش حرکت را با استفاده از سه حسگر شتاب محور - جمع آوری کنید و فرکانس های مشخصه خطا را با استفاده از روش MEEMD استخراج کنید.
نقشه مصرف انرژی دما: یک پیوند قابل سنجش بین تلفات مس و آهن ایجاد کنید و در صورتی که افزایش دما از یک آستانه فراتر رفت، به طور خودکار توزیع بار را اصلاح کنید. طبق آزمایش‌ها، این روش افزایش مصرف انرژی در محیط‌های با دمای بالا را از ۲۵٪ به ۸٪ کاهش می‌دهد.
پلتفرم ابرهای بهره وری انرژی: مدل های دوقلوی دیجیتالی ابری ایجاد کنید و معیارهای بهره وری انرژی دستگاه را از طریق NB-IoT بارگذاری کنید. با استفاده از این پلت فرم، یک پروژه حمل و نقل ریلی شهری خاص به بهینه سازی انرژی دروازه شبکه کامل دست یافت، بنابراین سالانه 120000 کیلووات ساعت برق صرفه جویی می شود.
بهینه‌سازی توپوگرافی: منبع تغذیه سه فاز چهار-به‌همراه فیلتر القایی حالت رایج{2}}ریپل توان را از 200 میلی‌ولت به 30 میلی‌ولت کاهش می‌دهد، بنابراین مصرف انرژی شروع مکرر ناشی از نوسانات ولتاژ را کاهش می‌دهد.
یکپارچه سازی مدیریت حرارتی: شامل طراحی اجزای ساختاری و طراحی مجرای اتلاف گرما و اتلاف حرارت غیرفعال با مواد تغییر فاز (PCM). دمای کار قطعات الکترونیکی را می توان تا 15 درجه در دمای محیط 40 درجه کاهش داد.
طراحی برای سازگاری الکترومغناطیسی: از شبیه سازی میدان الکترومغناطیسی سه بعدی برای بهبود طرح PCB استفاده کنید تا تداخل انجام شده به زیر سطح کلاس A CISPR 11 کاهش یابد و اتلاف انرژی ناشی از تداخل الکترومغناطیسی متوقف شود.
ساخت مدل‌های LCC: شبیه‌سازی مونت کارلو به فرد کمک می‌کند تا با در نظر گرفتن کل هزینه‌های چرخه خرید، بهره‌برداری، نگهداری و دفع تجهیزات، بهترین استراتژی صرفه‌جویی انرژی{0}}را انتخاب کند. بر این اساس، یک ابتکار دانشگاه زمان بازپرداخت سرمایه را از 4.2 سال به 2.8 سال کاهش داده است.
به دنبال ردپای کربن: یک سیستم برچسب‌گذاری کربن محصول بر اساس استاندارد ISO 14067 برای اندازه‌گیری کاهش سالانه کربن 1.2 تن معادل CO2 در هر دروازه ایجاد شده است، بنابراین کاربران را قادر می‌سازد تا امتیازهایی را برای گواهی ساختمان سبز دریافت کنند.
گواهی بهره وری انرژی: کسب 15 درصد امتیاز فنی اضافی با مناقصه از طریق گواهینامه های خارجی، از جمله CECP و ENERGY STAR. بنابراین یک پروژه مناقصه برای یک فرودگاه بین المللی هزینه اولیه 3.8 میلیون یوان را حفظ کرد.
سیستم کنترل دسترسی Turnstile Barrier Flap