Jak zrobić sterownik generatora wiatrowego własnymi rękami: urządzenie, zasada działania, schemat montażu

Konstrukcja mechaniczna generatora wiatrowego w czystej postaci to tylko część kompletnej elektrowni wiatrowej. W pełni użytkowy system, oprócz konstrukcji mechanicznej, posiada także szereg elementów elektronicznych.

Przykładowo potrzebny jest sterownik generatora wiatrowego – urządzenie funkcjonalnie zaprojektowane do stabilizacji parametrów ładowania akumulatora w czasie pracy turbiny wiatrowej.

Zastanówmy się, jakie funkcje wykonuje urządzenie i podaj schematy samodzielnego montażu kontrolera. Ponadto przedstawimy cechy pracy i celowość zakupu chińskiej jednostki elektronicznej do wiatraka.

Generatory wiatrowe i regulatory ładowania akumulatorów

Jeśli samodzielne wykonanie wiatraka mechanicznego jest całkiem możliwe, czy można samodzielnie wykonać sterownik wiatraka?

Aby mieć pojęcie o sterownikach generatorów wiatrowych i skutecznie odtworzyć taki sprzęt własnymi rękami, podstawowe informacje o tych urządzeniach nie będą zbędne.

Sterownik obsługujący akumulatory przeznaczony jest przede wszystkim do sterowania procesem ładowania akumulatorów. Jest to jego główna funkcja, ale warunkowo należy ją podzielić na szereg podfunkcji.

Na przykład jedna funkcja monitoruje prąd ładowania i prąd samorozładowania. Kolejna funkcjonalność realizuje działania mające na celu pomiar temperatury i ciśnienia. Trzeci odpowiada za kompensację różnicy w przepływach energii, gdy akumulator jest ładowany jednocześnie z poborem prądu przez obciążenie.

Kontroler ładowania akumulatora generatora wiatrowego małej mocy. Sterowanie niektórymi parametrami systemu odbywa się poprzez wbudowany wyświetlacz LCD

Urządzenia produkowane przemysłowo posiadają pełną funkcjonalność. Ale tego samego nie można powiedzieć o projektach amatorskich. Urządzenia wykonane w oparciu o proste rozwiązania obwodów w domu własnymi rękami to sterowniki, którym daleko do modeli idealnych.

Niemniej jednak działają i pozwalają działać całkiem produktywnie różne typy generatorów wiatrowych. Z reguły domowe projekty realizują tylko jedną funkcję - ochronę przed przepięciem i głębokim rozładowaniem.

Jedna z wielu odmian sterowników do turbin wiatrowych wykonanych samodzielnie. Takie konstrukcje wyróżniają się prostymi rozwiązaniami technicznymi i prostym montażem.

Dlaczego wprowadzenie sterownika do systemu turbiny wiatrowej jest koniecznością?

Ponieważ w trybie uzupełniania energii akumulatora bez użycia sterownika należy spodziewać się nieprzyjemnych konsekwencji:

1. Degradacja struktury akumulatora wskutek niekontrolowanych procesów chemicznych.
2. Niekontrolowany wzrost ciśnienia i temperatura elektrolitu.
3. Utrata właściwości ładowania akumulatora z powodu długotrwałego rozładowania.

Kontroler ładowania obwodu turbiny wiatrowej jest zwykle wykonany w postaci osobnego modułu elektronicznego. Moduł ten jest wyjmowany i szybko odłączany. Urządzenia produkowane przemysłowo są koniecznie wyposażone we wskaźnik trybów i stanów - świetlny lub wizualny przekazywany przez wyświetlacz.

W praktyce można zastosować dwa rodzaje urządzeń: wbudowane bezpośrednio w obudowę generatora wiatrowego oraz podłączone do akumulatora.

Rozwiązania obwodów do samodzielnego montażu

Przez cały czas od pojawienia się pierwszego domowe wiatraki liczba rozwiązań obwodów sterujących wzrosła wielokrotnie. Wiele projektów obwodów jest dalekich od doskonałości, ale jest kilka opcji, na które należy zwrócić uwagę.

Do użytku domowego odpowiednie są oczywiście proste systemy, które wymagają niewielkich inwestycji finansowych, są skuteczne i niezawodne.

W oparciu o te wymagania można zacząć od sterownika generatora wiatrowego stworzonego na bazie samochodowych regulatorów przekaźnikowych. Obwód wykorzystuje zarówno przekaźniki z ujemnym stykiem sterującym, jak i przekaźniki z dodatnim stykiem sterującym.

Ta opcja przyciąga niewielką liczbą części i prostą instalacją. Potrzebujesz tylko jednego przekaźnika, jednego tranzystora mocy (efekt polowy), jednego rezystora.

Schemat sterownika narysowany własnymi rękami przez pewnego inżyniera elektronika. Wszystko tutaj jest proste i jasne, bez zbędnych słów. Właściwie, jak w przypadku możliwości produkcyjnych samego rozwiązania. Minimum części – maksimum oszczędności (+)

Obwód nazywa się „balastem”, ponieważ wykorzystuje dodatkowe obciążenie w postaci zwykłej żarówki. W ten sposób lista części zostanie uzupełniona o jeszcze jeden element - lampę.

Stosuje się 12-woltową lampę samochodową (lub kilka lamp), w zależności od mocy układu. Dopuszczalne jest również zastosowanie innego rodzaju rezystancji obciążenia zamiast tego elementu: mocny rezystor, grzejnik elektryczny, wentylator itp.

Działanie obwodu „balastowego” z minusem

Działanie samochodowego regulatora przekaźnika jest bezpośrednio związane z poziomem naładowania akumulatora. Jeżeli napięcie na zaciskach akumulatora wzrośnie powyżej 14,2 V, przekaźnik zostaje aktywowany i otwiera obwód ujemny tranzystora mocy.

Z kolei na tranzystorze otwiera się przejście, łączące bezpośrednią żarówkę z akumulatorem. W rezultacie prąd ładowania jest rozładowywany przez żarnik żarówki. Gdy napięcie na zaciskach akumulatora maleje, proces ulega odwróceniu. Zapewnia to utrzymanie stabilnego poziomu napięcia akumulatora.

Jak działa obwód „balastowy” z plusem?

Nieco unowocześniona wersja sterownika ładowania „balastowego” dla wiatraka to drugi obwód na regulatorze przekaźnikowym z dodatnim stykiem sterującym. Na przykład odpowiednie przekaźniki z samochodów VAZ.

Różnica w stosunku do poprzedniego obwodu polega na zastosowaniu przekaźnika półprzewodnikowego, na przykład GTH6048ZA2 dla prądu 60A zamiast tranzystora. Zalety są oczywiste: obwód wygląda jeszcze prościej, a jednocześnie ma większą niezawodność i wydajność.

Kolejne proste rozwiązanie w zakresie projektowania obwodów do montażu kontrolera ładowania akumulatora generatora wiatrowego. Wydajność i niezawodność obwodu zwiększa się dzięki zastosowaniu przekaźnika półprzewodnikowego (+)

Cechą tego prostego rozwiązania jest bezpośredniość połączenie z terminalami akumulator generatora turbiny wiatrowej. Przewody kontrolera ładowania są również „osadzone” bezpośrednio na stykach akumulatora.

Tak naprawdę obie te części schematu nie są ze sobą w żaden sposób powiązane.Napięcie z generatora wiatrowego dostarczane jest do akumulatora w sposób ciągły. Gdy napięcie na zaciskach akumulatora osiągnie 14,2 W, przekaźnik półprzewodnikowy podłącza obciążenie w celu zresetowania. W ten sposób akumulator jest chroniony przez urządzenie przed przeładowaniem.

Tutaj nie tylko żarówka może działać jako obciążenie balastowe. Całkiem możliwe jest podłączenie dowolnego innego urządzenia zaprojektowanego na prąd do 60 A. Na przykład elektryczny grzejnik rurowy.

Co ważne w tym obwodzie, działanie przekaźnika półprzewodnikowego charakteryzuje się płynnie rosnącą amplitudą. W istocie efekt profesjonalnie wyprodukowanego kontrolera PWM jest oczywisty.

Skomplikowana wersja obwodu sterownika

Jeśli poprzednia wersja projektu obwodu kontrolera ładowania akumulatora przypomina jedynie urządzenie PWM (modulacja szerokości impulsu), tutaj zasada ta została wdrożona konkretnie.

Ten obwód sterujący wiatraka z generatorem trójfazowym ma pewne trudności, ponieważ wymaga zastosowania mikroukładów - w szczególności wzmacniaczy operacyjnych na tranzystorach polowych w ramach zespołu TL084.

Jednak na płytce drukowanej wszystko nie wygląda tak skomplikowanie, jak na kartce papieru.

Rozwiązanie obwodów do samodzielnego montażu sterownika przy użyciu mikromontażu TL084. Zasada działania jest również zbudowana z wykorzystaniem przekaźnika do przełączania trybów, ale istnieje możliwość regulacji punktów odcięcia (+)

Podobnie jak w poprzednich rozwiązaniach, jako element przełączający obciążenie balastowe zastosowano przekaźnik. Przekaźnik jest przeznaczony do pracy z akumulatorem 12 V, ale w razie potrzeby można wybrać model 24 W.

Rezystor balastowy wykonany jest w postaci silnego oporu (uzwojenie na ceramice nichromowej).Aby wyregulować zakres napięcia roboczego (11,5-18 W), obwód wykorzystuje rezystory zmienne zawarte w obwodzie sterującym zespołu mikroelektroniki TL084.

Ten kontroler ładowania akumulatora wiatraka działa w następujący sposób. Prąd trójfazowy odbierany z generatora wiatrowego jest prostowany przez diody mocy.

Na wyjściu mostka diodowego generowane jest stałe napięcie, które podawane jest na wejście układu poprzez styki przekaźnika, dodatkową diodę, akumulator, a następnie na stabilizator obwodu (78L08) i na wejście układu Montaż TL084.

Moment przejścia wyzwalacza w jeden ze stanów jest określony przez wartości rezystorów zmiennych (Low V i High V) dolnego i górnego progu napięcia.

Dopóki na zaciskach akumulatora występuje napięcie nie przekraczające 14,2 V (spełniające ustawienie R High V), ładowanie jest przeprowadzane. Gdy tylko wartości ulegną zmianie w górę, wzmacniacz operacyjny TL084 podaje sygnał na bazę tranzystora, która steruje przekaźnikiem.

Produkt typu „zrób to sam” oparty na schemacie mikromontażu TL084. Wszystko jest niezwykle proste, nawet zamiast wysokiej jakości płytki drukowanej wybrano płytkę do montażu powierzchniowego. Domowe projekty zawsze cieszą nas takie chwile.

Przekaźnik jest aktywowany, obwód mocy obwodu jest przerwany i zwarty do rezystora balastowego. Reset statecznika następuje do momentu rozładowania akumulatora, w pobliżu wartości ustawienia rezystora zmiennego Low V.

Po osiągnięciu tej wartości drugi wzmacniacz operacyjny TL084 przełącza obwód w stan odwrotny. Tak działa sterownik.

Chińska alternatywa elektroniczna

Wykonanie sterownika generatora wiatrowego własnymi rękami to sprawa prestiżowa.Jednak biorąc pod uwagę szybkość rozwoju technologii elektronicznych, znaczenie samodzielnego montażu często traci na znaczeniu. Ponadto większość proponowanych programów jest już przestarzała.

Taniej okazuje się zakup gotowego produktu, wykonanego profesjonalnie, z wysokiej jakości montażem, z wykorzystaniem nowoczesnych podzespołów elektronicznych. Na przykład na Aliexpress możesz kupić odpowiednie urządzenie za rozsądną cenę.

Wachlarz ofert na chińskim portalu jest imponujący. Sterowniki do generatorów wiatrowych o różnych poziomach mocy sprzedawane są w cenach zaczynających się od 1000 rubli. Na podstawie tej kwoty, jeśli chodzi o złożenie urządzenia własnymi rękami, gra wyraźnie nie jest warta świeczki.

Przykładowo wśród propozycji chińskiego portalu znalazł się model wiatraka o mocy 600 W. Urządzenie kosztuje 1070 rubli. Nadaje się do stosowania z akumulatorami 12/24 V, prąd roboczy do 30 A.

Całkiem przyzwoity, chiński kontroler ładowania przeznaczony dla 600-watowego generatora wiatrowego. Takie urządzenie można zamówić w Chinach i otrzymać pocztą w ciągu około półtora miesiąca

Wysokiej jakości obudowa sterownika na każdą pogodę o wymiarach 100x90 mm wyposażona jest w wydajny radiator chłodzący. Konstrukcja obudowy odpowiada klasie ochrony IP67. Zakres temperatur zewnętrznych od – 35 do +75°С. Na obudowie znajduje się sygnalizacja świetlna stanu pracy generatora wiatrowego.

Pytanie brzmi: jaki jest sens poświęcania czasu i wysiłku na montaż prostej konstrukcji własnymi rękami, jeśli istnieje realna szansa na zakup czegoś podobnego i poważnego technicznie?

No cóż, jakby tego modelu było mało, Chińczycy mają kilka naprawdę fajnych opcji. Tak więc wśród nowości znalazł się model o mocy 2 kW i napięciu roboczym 96 woltów.

Chiński produkt z listy nowości. Zapewnia kontrolę ładowania akumulatora, współpracując z generatorem wiatrowym o mocy 2 kW. Akceptuje napięcie wejściowe do 96 V

To prawda, że ​​​​koszt tego kontrolera jest już pięć razy droższy niż poprzedni projekt. Ale znowu, jeśli porównasz koszty wyprodukowania czegoś podobnego własnymi rękami, zakup wygląda na racjonalną decyzję.

Jedyną rzeczą, która nas dezorientuje w przypadku chińskich produktów, jest to, że nagle przestają działać w najbardziej nieodpowiednich przypadkach. Dlatego zakupione urządzenie często trzeba doprowadzić do skutku - oczywiście własnymi rękami. Ale jest to o wiele łatwiejsze i prostsze niż samodzielne tworzenie kontrolera ładowania generatora wiatrowego od podstaw.

Dla miłośników domowych produktów na naszej stronie internetowej znajduje się szereg artykułów poświęconych produkcji generatorów wiatrowych:

1. Generator wiatrowy zrób to sam z generatora samochodowego: technologia montażu turbiny wiatrowej i analiza błędów
2. Jak zbudować łopaty do generatora wiatrowego własnymi rękami: przykłady samodzielnie wykonanych łopat turbin wiatrowych
3. Generator wiatrowy zrób to sam z pralki: instrukcje montażu wiatraka
4. Jak obliczyć generator wiatrowy: wzory + praktyczny przykład obliczeń

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Chęć wykonania własnoręcznie sprzętu do użytku domowego jest czasem silniejsza niż prostsze rozwiązanie – zakup niedrogiego urządzenia. Zobacz, co z tego wyszło na filmie:

Oceniając perspektywy samodzielnego wytwarzania elektroniki, niezależnie od jej przeznaczenia, musimy zmierzyć się z myślą, że era „domowej roboty” dobiega końca.

Rynek jest przesycony gotowymi urządzeniami elektronicznymi i komponentami modułowymi do niemal każdego produktu gospodarstwa domowego.Amatorskim inżynierom elektronikom pozostało teraz tylko jedno do zrobienia - złożenie zestawów do budowy domu.

Masz coś do dodania lub masz pytania dotyczące montażu i użytkowania sterowników do generatora wiatrowego? Możesz zostawiać komentarze, zadawać pytania i dodawać zdjęcia swoich domowych wyrobów - formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.