Konstrukcja mechaniczna generatora wiatrowego w czystej postaci jest tylko częścią kompletnej elektrowni wiatrowej. W pełni sprawny system, oprócz konstrukcji mechanicznej, ma wiele elementów elektronicznych.
Na przykład wymagany jest kontroler generatora wiatru - urządzenie, które jest funkcjonalnie zaprojektowane do stabilizacji parametrów ładowania akumulatora podczas pracy turbiny wiatrowej.
Zobaczmy, jakie funkcje wykonuje urządzenie i nadaj schematom montażowym kontrolera własnymi rękami. Ponadto określmy cechy pracy i celowość zakupu chińskiej jednostki elektronicznej dla wiatraka.
Turbiny wiatrowe i kontrolery ładowania akumulatorów
Jeśli możliwe jest samodzielne wykonanie mechanicznej turbiny wiatrowej, czy możliwe jest samodzielne wykonanie sterownika turbiny wiatrowej?
Aby mieć pewne pojęcie o kontrolerach generatorów wiatrowych i skutecznie odtworzyć takie urządzenia własnymi rękami, podstawowe informacje o tych urządzeniach nie będą zbędne.
Kontroler ładowania akumulatora dla generatora wiatrowego małej mocy. Sterowanie niektórymi parametrami systemu odbywa się za pomocą wbudowanego wyświetlacza LCD
Sterownik obsługujący baterie jest przeznaczony przede wszystkim do kontrolowania procesu ładowania baterii. Jest to jego główna funkcja, ale powinna być warunkowo podzielona na kilka podfunkcji.
Na przykład jeden z funkcji monitoruje prąd ładowania i prąd samorozładowania. Inna funkcjonalność realizuje działania mające na celu pomiar temperatury i ciśnienia. Trzeci odpowiada za kompensację różnicy w przepływach energii, gdy akumulator jest ładowany wraz z bieżącym zużyciem obciążenia.
Urządzenia produkcji przemysłowej posiadają pełną funkcjonalność. Ale w odniesieniu do amatorskich wzorów nie można powiedzieć. Urządzenia wykonane na podstawie najprostszych rozwiązań obwodowych w domu własnymi rękami - są to kontrolery dalekie od doskonałych modeli.
Niemniej jednak działają i dość wydajnie pozwalają na obsługę różnych typów generatorów wiatrowych. Z reguły tylko jedna funkcja jest zaimplementowana w zaimprowizowanych strukturach - ochrona przed przepięciem i głębokim rozładowaniem.
Jedna z wielu odmian sterowników do turbin wiatrowych wykonanych ręcznie. Takie konstrukcje wyróżniają się nieskomplikowanymi rozwiązaniami technicznymi i najprostszą mocą montażową.
Dlaczego wprowadzenie sterownika w systemie turbin wiatrowych jest koniecznością?
Ponieważ w trybie zasilania baterii bez użycia kontrolera należy oczekiwać nieprzyjemnych konsekwencji:
- Degradacja struktury baterii z powodu niekontrolowanych procesów chemicznych.
- Niekontrolowany wzrost ciśnienia i temperatury elektrolitu.
- Utrata właściwości akumulatora w wyniku długotrwałego rozładowania.
Regulator ładowania dla obwodu instalacji generatora wiatrowego jest z reguły wykonywany jako oddzielny moduł elektroniczny. Ten moduł jest wymienny i można go szybko rozłączyć. Urządzenia produkcji przemysłowej muszą być wyposażone we wskazanie trybów i stanów - światło lub wizualnie przekazywane przez wyświetlacz.
W praktyce można stosować dwa typy urządzeń - te, które są wbudowane bezpośrednio w obudowę generatora wiatrowego i są podłączone do akumulatora.
Rozwiązania do montażu DIY
Przez cały czas od pojawienia się pierwszych improwizowanych turbin wiatrowych liczba rozwiązań obwodów kontrolerów wzrosła wielokrotnie. Wiele projektów obwodów nie jest doskonałych, ale jest kilka opcji, na które należy zwrócić uwagę.
Do użytku domowego istotne są oczywiście proste schematy wymagające małych inwestycji finansowych, skuteczne i niezawodne.
W oparciu o te wymagania możesz zacząć od sterownika generatora wiatrowego, stworzonego na podstawie przekaźników-regulatorów samochodów. W obwodzie obowiązują oba przekaźniki z ujemnym stykiem sterującym i przekaźnik z dodatnim stykiem sterującym.
Ta opcja przyciąga niewielką liczbę części i prostą instalację. Potrzebny jest tylko jeden przekaźnik, jeden tranzystor mocy (pole), jeden rezystor.
Obwód kontrolera, narysowany przez jakiegoś inżyniera elektronicznego własnymi rękami. Wszystko jest proste i jasne, bez zbędnych ceregieli. Właściwie, jak w przypadku produktywności rozwiązania. Minimalne szczegóły - maksymalne oszczędności (+)
Schemat nazywa się „balastem”, ponieważ wykorzystuje dodatkowe obciążenie w postaci tradycyjnej żarówki. W ten sposób lista części zostanie dodana z jeszcze jednym elementem - lampą.
Używana jest lampa samochodowa (lub kilka lamp) o napięciu 12 V, w zależności od mocy systemu. Dopuszczalne jest również użycie innego rodzaju rezystancji obciążenia zamiast tego elementu: mocnego rezystora, nagrzewnicy elektrycznej, wentylatora itp.
Pracuj według „balastu” z minusem
Działanie regulatora przekaźnika samochodowego jest bezpośrednio związane z poziomem naładowania akumulatora. Jeśli napięcie na zaciskach akumulatora wzrośnie powyżej 14, 2 V, przekaźnik działa i otwiera ujemny obwód tranzystora mocy.
Z kolei na tranzystorze otwiera się przejście, które łączy lampę bezpośredniego ogrzewania z akumulatorem. W rezultacie prąd ładowania jest resetowany przez żarnik żarówki. Gdy napięcie spada na zaciskach akumulatora - proces odwrotny. Utrzymuje to stabilny poziom napięcia akumulatora.
Jak działa obwód „balastowy” z plusem
Nieco ulepszoną wersją regulatora ładowania „balastu” dla wiatraka jest drugi obwód sterownika przekaźnika z dodatnim stykiem sterującym. Na przykład odpowiednie przekaźniki z samochodów „VAZ”.
Różnica w porównaniu z poprzednim układem polega na zastosowaniu przekaźnika półprzewodnikowego, na przykład GTH6048ZA2 dla prądu 60A zamiast tranzystora. Zalety są oczywiste: schemat wygląda jeszcze prościej, a jednocześnie ma większą niezawodność i wydajność.
Kolejne najprostsze rozwiązanie obwodu do montażu kontrolera ładowania akumulatora dla generatora wiatrowego. Wydajność i niezawodność obwodu zwiększa się dzięki zastosowaniu w nim przekaźnika półprzewodnikowego (+)
Osobliwością tego prostego rozwiązania jest bezpośrednie podłączenie do zacisków akumulatora generatora turbiny wiatrowej. Przewody regulatora ładowania są również „zasadzone” bezpośrednio na stykach akumulatora.
W rzeczywistości obie te części programu nie są ze sobą powiązane. Napięcie z generatora wiatru jest podawane do akumulatora w sposób ciągły. Gdy napięcie na zaciskach akumulatora osiągnie 14, 2 W, przekaźnik półprzewodnikowy łączy obciążenie w celu zresetowania. Tak więc bateria jest chroniona przez urządzenie przed przeładowaniem.
Tutaj nie tylko lampa żarowa może działać jako obciążenie balastowe. Jest całkiem możliwe podłączenie dowolnego innego urządzenia przeznaczonego na prąd do 60 A. Na przykład elektryczny grzejnik rurowy.
Co jeszcze jest ważne w tym schemacie - działanie przekaźnika półprzewodnikowego charakteryzuje się płynnie rosnącą amplitudą. W rzeczywistości istnieje efekt profesjonalnie wykonanego kontrolera PWM.
Skomplikowana wersja obwodu kontrolera
Jeśli poprzednia wersja układu obwodu kontrolera ładowania akumulatora przypomina tylko urządzenie PWM (modulacja szerokości impulsu), tutaj zasada ta jest implementowana specjalnie.
Ten obwód regulatora dla wiatraka z generatorem trójfazowym jest nieco skomplikowany, ponieważ obejmuje wykorzystanie mikroukładów - w szczególności wzmacniaczy operacyjnych na tranzystorach polowych jako części zespołu TL084.
Jednak na płytce drukowanej wszystko nie wygląda tak skomplikowane jak na kartce papieru.
Schematyczne rozwiązanie do montażu kontrolera własnymi rękami, gdzie używany jest mikromontaż TL084. Zasada działania jest również zbudowana przy użyciu przekaźników do przełączania trybów, ale możliwe jest dostosowanie punktów odcięcia (+)
Podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach, przekaźnik służy jako element przełączający dla obciążenia statecznika. Przekaźnik jest przeznaczony do pracy z baterią 12 V, ale jeśli wolisz, możesz wybrać model o mocy 24 watów.
Rezystor balastowy wykonany jest w postaci silnego oporu (uzwojenia na ceramice nichromowej). Aby dostosować zakres napięcia roboczego (11, 5–18 W), układ wykorzystuje zmienne rezystory zawarte w obwodzie sterowania zespołu mikroelektronicznego TL084.
Działa tak jak turbina wiatrowa kontrolera ładowania akumulatora w następujący sposób. Prąd trójfazowy otrzymany z generatora wiatru jest prostowany przez diody mocy.
Na wyjściu mostka diodowego generowane jest stałe napięcie, które jest podawane na wejście obwodu przez styki przekaźnika, dodatkową diodę, baterię i dalej do stabilizatora układu scalonego (78L08) i na wejście zespołu TL084.
Moment przełączenia wyzwalacza na jeden ze stanów jest określony przez wartości zmiennych rezystorów (Low V i High V) dolnych i górnych progów napięcia.
Dopóki na zaciskach akumulatora występuje napięcie, które nie przekracza 14, 2 V (spełniające ustawienie R High V), trwa ładowanie. Gdy tylko wartości ulegną zmianie, wzmacniacz operacyjny TL084 wysyła sygnał do bazy tranzystora, który steruje przekaźnikiem.
Produkt wykonany samodzielnie według schematu mikromontażu TL084. Wszystko jest bardzo proste, nawet zamiast wysokiej jakości płytki drukowanej wybrano płytę do montażu. Te chwile są zawsze zadowolone z domowych wzorów
Przekaźnik jest wyzwalany, obwód zasilania obwodu jest przerwany i zwarty do rezystora balastowego. Reset na balastu trwa do momentu rozładowania akumulatora w pobliżu wartości ustawienia rezystora zmiennego Low V.
Po osiągnięciu tej wartości drugi wzmacniacz operacyjny TL084 przechodzi w stan odwrotny. Tak działa kontroler.
Chińska alternatywa elektroniczna
Tworzenie kontrolera generatora wiatrowego własnymi rękami to prestiżowa sprawa. Ale biorąc pod uwagę szybkość rozwoju technologii elektronicznej, często znaczenie samoorganizacji traci swoje znaczenie. Ponadto większość proponowanych systemów jest już przestarzała.
Okazuje się, że taniej jest kupić już gotowy produkt, wykonany profesjonalnie, z wysokiej jakości instalacją, na nowoczesnych podzespołach elektronicznych. Na przykład można kupić odpowiednie urządzenie w rozsądnej cenie na Aliexpress.
Zakres ofert na chińskiej stronie jest imponujący. Kontrolery generatorów wiatrowych o różnych poziomach mocy są sprzedawane po cenie 1000 rubli. Jeśli zaczniesz od tej kwoty, pod względem montażu urządzenia własnymi rękami, gra najwyraźniej nie jest warta świeczki.
Na przykład wśród propozycji chińskiego portalu znajduje się model wiatraka o mocy 600 W. Urządzenie jest warte 1070 rubli. odpowiedni do stosowania z bateriami 12/24 V, tryb pracy do 30 A.
Jest całkiem przyzwoity, przeznaczony do generatora wiatrowego o mocy 600 W, kontrolera ładowania w wersji chińskiej. Takie urządzenie można zamówić w Chinach i otrzymać pocztą za około półtora miesiąca.
Wysokiej jakości obudowa regulatora na każdą pogodę o wymiarach 100x90 mm wyposażona jest w mocny grzejnik chłodzący. Konstrukcja obudowy ma stopień ochrony IP67. Zakres temperatur zewnętrznych wynosi od - 35 do + 75ºС. W przypadku wyświetlana jest sygnalizacja świetlna trybów generatora wiatru.
Pytanie brzmi: jaki jest powód, aby spędzać czas i energię na składaniu prostej konstrukcji własnymi rękami, jeśli istnieje realna szansa na zakup czegoś podobnego i technicznie poważnego?
Cóż, jeśli ten model nie wystarczy, Chińczycy mają bardzo fajne opcje. Tak więc wśród nowo przybyłych odnotowano model o mocy 2 kW przy napięciu roboczym 96 woltów.
Chiński produkt z listy nowej parafii. Zapewnia kontrolę naładowania akumulatora, współpracując z generatorem wiatrowym o mocy 2 kW. Akceptuje napięcie do 96 woltów
To prawda, że koszt tego kontrolera jest już pięć razy droższy niż poprzedni projekt. Ale z drugiej strony, jeśli zmierzymy koszt produkcji czegoś podobnego własnymi rękami, zakup wygląda na racjonalną decyzję.
Jedyną rzeczą, która myli chińskie produkty, jest to, że przestają pracować w najbardziej nieodpowiednich przypadkach. Dlatego też zakupione urządzenie często musi być przypomniane - naturalnie własnymi rękami. Ale jest to o wiele łatwiejsze i łatwiejsze niż wykonanie kontrolera ładowania generatora wiatrowego własnymi rękami od podstaw.
Dla miłośników domowych produktów na naszej stronie znajduje się seria artykułów poświęconych produkcji turbin wiatrowych:
- Generator wiatrowy z generatora samochodowego zrób to sam: technologia montażu turbin wiatrowych i analiza błędów
- Jak własnoręcznie zbudować ostrza do generatora wiatrowego: przykłady samonapinających się ostrzy do wiatraka
- Generator wiatru własnymi rękami z pralki: instrukcje montażu wiatraka
- Jak obliczyć generator wiatru: wzory + praktyczny przykład obliczeń
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Chęć zrobienia sprzętu domowego użytku własnymi rękami jest czasami silniejsza niż prostsze rozwiązanie - kupowanie niedrogiego urządzenia. Co z tego wyszło, zobacz film:
Oceniając perspektywy samodzielnej produkcji elektroniki, niezależnie od jej celu, musimy uporać się z ideą, że wiek „DIY” się kończy.
Rynek jest przesycony gotowymi urządzeniami elektronicznymi i modułowymi komponentami do niemal każdego produktu gospodarstwa domowego. Amatorskie elektronicy mają teraz jedną działalność - montaż domowych projektantów.
Czy jest coś do uzupełnienia lub masz jakieś pytania na temat montażu i używania sterowników do generatora wiatrowego? Możesz zostawić komentarze, zadawać pytania i dodawać zdjęcia swoich domowych produktów - formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.