電池組件支架和燈柱的抗風設計。
之前有朋友一直問我太陽能路燈的抗風抗壓能力。 現在我們不妨進行計算。
太陽能路燈 在太陽能路燈系統中，結構上的一個重要問題是抗風設計。 抗風設計主要分為兩大部分，一是電池組件支架的抗風設計，二是燈柱的抗風設計。
根據電池模組廠家的技術參數數據，太陽能電池模組可承受2700Pa的逆風壓力。 如果選擇風阻係數為27m/s（相當於十級颱風），根據非粘性流體力學，電池組件的風壓僅為365Pa。 因此，組件本身可以承受27m/s的風速而不損壞。 因此，設計中重點考慮的是電池組支架與燈柱之間的連接。
在太陽能路燈系統設計中，電池組支架與燈桿的連接設計採用螺栓桿固定連接。
路燈柱防風設計
太陽能路燈的參數如下：
面板傾斜角 A = 16o 桿高 = 5m
太陽能路燈廠家設計選擇燈桿底部焊縫寬度δ=4mm，燈桿底部外徑=168mm
焊縫表面是燈桿的破壞面。 燈桿破壞面阻力矩W的計算點P到燈桿承受的面板載荷F的作用線的距離為PQ=[5000+(168+6)/tan16o]×Sin16o = 1545 毫米=1.545 米。 因此，燈桿破壞面的風荷載力矩M=F×1.545。
按照設計最大允許風速27m/s，2×30W雙燈太陽能路燈板的基本載荷為730N。 考慮1.3的安全係數，F = 1.3×730 = 949N。
因此，M = F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466N.m。
根據數學推導，圓環狀破壞面的阻力矩W=π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。
上式中，r 為環的內徑，δ 為環的寬度。
破壞面阻力力矩 W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)
=π×(3×842×4+3×84×42+43) = 88768mm3
=88.768×10-6立方米
風荷載作用在破壞面上引起的應力 = M/W
= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa
其中，215Mpa是Q235鋼的抗彎強度。
因此，太陽能路燈製造商設計和選擇的焊縫寬度符合要求。 只要能保證焊接質量，燈桿的抗風能力是沒有問題的。
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路燈資訊
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電路原理
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整個電路由電源、電網電壓檢測與比較、輸出執行器三部分組成。 電氣原理圖如下圖所示。
太陽能路燈供電電路由變壓器T1、二極管D1～D4、三端穩壓器U1（7812）等元件組成，輸出+12V電壓給控制電路供電。
電網電壓檢測和比較由運放U3（LM324）和U2（TL431）等元件組成。 電網電壓經電阻R9降壓，D5進行半波整流。 對C5進行濾波，得到7V左右的直流電壓作為採樣檢測電壓。 採樣後的檢測電壓經U3B（LM324）組成的低通濾波器濾波後送至比較器U3D（LM324）與參考電壓進行比較。 比較器的參考電壓由電壓參考源 U2（TL431）提供。 電位器VR1用於調節採樣檢測電壓的幅值，VR2用於調節參考電壓。
輸出執行器由繼電器RL1、RL3、大電流航空接觸器RL2、交流電抗器L1等組成。 當電網電壓低於235V時，比較器U3D輸出低電平，三管Q1截止，繼電器RL1釋放，其常閉觸點接通航空接觸器RL2、RL2的供電電路被吸引，電抗器L1短路不工作； 當電網電壓高於235V時，比較器U3D輸出高電平，三管Q1導通，繼電器RL1吸合，其常閉觸點斷開航空接觸器RL2的供電電路，RL2為釋放。
電抗器L1接太陽能路燈供電電路，過高的電網電壓是其中一部分，保證太陽能路燈的工作電壓不會超過235V。 LED1用於指示繼電器RL1的工作狀態。 LED2用來指示航空接觸器RL2的工作狀態，壓敏電阻MY1用來熄滅觸點。
繼電器RL3的作用是降低航空接觸器RL2的功耗，因為RL2啟動線圈電阻只有4Ω，線圈電阻保持在70Ω左右。 加DC 24V時，啟動電流為6A，維持電流也大於300mA。 繼電器 RL3 切換航空觸點 RL2 的線圈電壓，降低保持功耗。
原理是：RL2啟動時，其常閉輔助觸點將繼電器RL3的線圈短接，RL3釋放，常閉觸點將變壓器T28的高壓端1V接到RL2的橋式整流輸入； RL2啟動後，其常閉輔助觸點打開，繼電器RL3被電吸合。 常開觸點將變壓器T14的低壓端1V連接到RL2的橋式整流輸入端，並以50%的啟動線圈電壓RL2保持吸合狀態
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