Механичният дизайн на вятърен генератор в неговата чиста форма е само част от цялостна вятърна електроцентрала. Една напълно използваема система освен механичната структура има и редица електронни компоненти.
Например, необходим е контролер за вятърен генератор - устройство, функционално проектирано да стабилизира параметрите на зареждане на батерията по време на работа на вятърната турбина.
Нека да разберем какви функции изпълнява устройството и да дадем диаграми за самостоятелно сглобяване на контролера. Освен това ще очертаем характеристиките на работата и целесъобразността от закупуване на китайско електронно устройство за вятърна мелница.
Ако е напълно възможно сами да направите механична вятърна мелница, възможно ли е сами да направите контролер за вятърна мелница?
За да имате някаква представа за контролерите на вятърни генератори и успешно да възпроизведете такова оборудване със собствените си ръце, основната информация за тези устройства няма да бъде излишна.
Контролер за зареждане на батерията за вятърен генератор с ниска мощност. Контролът на някои параметри на системата се осъществява чрез вграден LCD дисплей
Контролерът, който обслужва батериите, е предназначен основно да контролира процеса на зареждане на батерията. Това е неговата основна функция, но тя трябва условно да се раздели на няколко подфункции.
Например, една функционалност следи тока на зареждане и тока на саморазреждане. Друга функционалност изпълнява действия, насочени към измерване на температура и налягане. Третият е отговорен за компенсирането на разликата в енергийните потоци, когато батерията се зарежда едновременно с текущото потребление от товара.
Индустриално произведените устройства са оборудвани с пълна функционалност. Но не може да се каже същото за аматьорските дизайни. Устройствата, направени на базата на прости схемни решения у дома със собствените си ръце, са контролери, които далеч не са идеални модели.
Те обаче работят и ви позволяват да работите доста продуктивно. По правило домашните дизайни изпълняват само една функция - защита срещу пренапрежение и дълбоко разреждане.
Един от многото варианти на контролери за вятърни турбини, направени сами. Такива дизайни се отличават с прости технически решения и проста инсталация.
Защо въвеждането на контролер във вятърна турбина е задължително?
Тъй като в режим на енергийно попълване на батерията без използване на контролер трябва да се очакват неприятни последици:
- Деградация на структурата на батериятапоради неконтролирани химични процеси.
- Неконтролирано повишаване на наляганетои температура на електролита.
- Загуба на свойства за зареждане на батериятапоради настъпващото дългосрочно освобождаване от отговорност.
Контролерът за зареждане на веригата на вятърна турбина обикновено се прави под формата на отделен електронен модул. Този модул е подвижен и бързо се изключва. Индустриално произведените устройства задължително са оборудвани с индикация за режими и състояния - светлинни или визуално предавани чрез дисплей.
На практика могат да се използват два вида устройства: вградени директно в корпуса на ветрогенератора и свързани към акумулатора.
Схемни решения за DIY монтаж
Откакто се появиха първите, броят на схемните решения на контролера се увеличи многократно. Много от дизайните на схемите далеч не са перфектни, но има някои опции, на които трябва да обърнете внимание.
За домашна употреба, разбира се, са подходящи прости схеми, които изискват малко финансови инвестиции, са ефективни и надеждни.
Въз основа на тези изисквания можете да започнете с контролер за вятърен генератор, създаден на базата на автомобилни релейни регулатори. Веригата използва както релета с отрицателен контролен контакт, така и релета с положителен контролен контакт.
Тази опция привлича с малък брой части и проста инсталация. Имате нужда само от едно реле, един мощен транзистор (полев ефект), един резистор.
Веригата се нарича "баласт", тъй като използва допълнителен товар под формата на обикновена крушка с нажежаема жичка. Така списъкът с части ще бъде попълнен с още един елемент - лампа.
Използва се 12-волтова автомобилна лампа (или няколко лампи) в зависимост от мощността на системата. Също така е допустимо вместо този елемент да се използва различен тип съпротивление на натоварване: мощен резистор, електрически нагревател, вентилатор и др.
Работа на веригата "баласт" с минус
Действието на автомобилния реле-регулатор е пряко свързано с нивото на зареждане на батерията. Ако напрежението на клемите на батерията се повиши над 14,2 волта, релето се задейства и отваря отрицателната верига на силовия транзистор.
На свой ред се отваря преход на транзистора, свързващ директната лампа с нажежаема жичка към батерията. В резултат на това зарядният ток се разрежда през нишката на лампата с нажежаема жичка. Когато напрежението на клемите на батерията намалее, процесът е обратен. Това гарантира поддържане на стабилно ниво на напрежение на батерията.
Как работи "баласт" верига с плюс?
Леко модернизирана версия на контролера за зареждане на „баласт“ за вятърна мелница е втората верига на релеен регулатор с положителен контролен контакт. Например, подходящи са релета от автомобили VAZ.
Разликата от предишната схема е използването на твърдотелно реле, например GTH6048ZA2 за ток от 60A вместо транзистор. Предимствата са очевидни: схемата изглежда още по-проста и в същото време има по-голяма надеждност и ефективност.
Друго просто решение за проектиране на схема за сглобяване на контролер за зареждане на батерията на вятърен генератор. Ефективността и надеждността на веригата се увеличават поради използването на твърдотелно реле (+)
Особеността на това просто решение е директната батерия на генератора на вятърна мелница. Проводниците на контролера за зареждане също са „засадени“ директно върху контактите на батерията.
Всъщност и двете части на схемата по никакъв начин не са свързани помежду си. Напрежението от вятърния генератор се подава постоянно към батерията. Когато напрежението на клемите на батерията достигне 14,2 W, полупроводниковото реле свързва товара за нулиране. По този начин батерията е защитена от устройството от презареждане.
Тук не само лампа с нажежаема жичка може да действа като баластен товар. Напълно възможно е да свържете всяко друго устройство, предназначено за ток до 60 A. Например електрически тръбен нагревател.
Това, което също е важно в тази схема е, че действието на полупроводниковото реле се характеризира с плавно нарастваща амплитуда. По същество ефектът от професионално изработения PWM контролер е очевиден.
Сложна версия на схемата на контролера
Ако предишната версия на схемотехниката на контролера за зареждане на батерията прилича само на устройство с PWM (широчинно-импулсна модулация), тук този принцип се прилага специално.
Тази схема на контролер за вятърна мелница с трифазен генератор има някои трудности, тъй като включва използването на микросхеми - по-специално операционни усилватели на транзистори с полеви ефекти като част от монтажа TL084.
Въпреки това, на платката всичко не изглежда толкова сложно, колкото на лист хартия.
Решение за схема за сглобяване на контролер със собствените си ръце, използвайки микросборката TL084. Принципът на работа също е изграден с помощта на реле за превключване на режимите, но е възможно да се регулират точките на прекъсване (+)
Както и в предишните решения, като превключващ елемент за баластния товар се използва реле. Релето е проектирано да работи с 12-волтова батерия, но при желание можете да изберете 24-ватов модел.
Баластният резистор е направен под формата на мощно съпротивление (навиване върху нихромна керамика). За регулиране на обхвата на работното напрежение (11,5-18 W) веригата използва променливи резистори, включени в управляващата верига на микроелектронния модул TL084.
Този контролер за зареждане на батерията на вятърна мелница работи по следния начин. Трифазният ток, получен от вятърния генератор, се изправя от силови диоди.
На изхода на диодния мост се генерира постоянно напрежение, което се подава към входа на веригата чрез релейни контакти, допълнителен диод, батерия и след това към стабилизатора във веригата (78L08) и към входа на TL084 монтаж.
Моментът, в който тригерът премине към едно от състоянията, се определя от стойностите на променливите резистори (Low V и High V) на долния и горния праг на напрежение.
Докато има напрежение на клемите на батерията, което не надвишава 14,2 волта (отговарящо на настройката R High V), зареждането се извършва. Веднага щом стойностите се променят нагоре, операционният усилвател TL084 подава сигнал към основата на транзистора, който управлява релето.
Направи си сам продукт, базиран на схемата за микросборка TL084. Всичко е изключително просто, дори вместо висококачествена печатна платка е избрана платка за повърхностен монтаж. Домашните дизайни винаги ни радват с моменти като тези.
Релето се задейства, захранващата верига на веригата е прекъсната и късо към баластния резистор. Нулирането на баласта се извършва, докато батерията се разреди, близо до стойността на настройка на променливия резистор с ниско V.
След достигане на тази стойност вторият операционен усилвател TL084 превключва веригата в обратно състояние. Ето как работи контролерът.
Китайска електронна алтернатива
Да направите контролер за вятърен генератор със собствените си ръце е престижен въпрос. Но като се има предвид скоростта на развитие на електронните технологии, значението на самосглобяването често губи своята актуалност. Освен това повечето от предложените схеми вече са остарели.
Излиза по-евтино да закупите готов продукт, направен професионално, с висококачествен монтаж, използвайки съвременни електронни компоненти. Например, можете да закупите подходящо устройство на разумна цена в Aliexpress.
Гамата от предложения на китайския уебсайт е впечатляваща. Контролерите за вятърни генератори за различни нива на мощност се продават на цени от 1000 рубли. Въз основа на тази сума, по отношение на сглобяването на устройството със собствените си ръце, играта очевидно не си струва свещта.
Например сред предложенията на китайския портал има модел за вятърна мелница с мощност 600 вата. Устройството струва 1070 рубли. Подходящ за работа с батерии 12/24 V, работен ток до 30 A.
Доста приличен контролер за зареждане, произведен в Китай, предназначен за 600-ватов вятърен генератор. Такова устройство може да бъде поръчано от Китай и получено по пощата за около месец и половина
Висококачественият всесезонен контролер с размери 100x90 мм е оборудван с мощен охлаждащ радиатор. Дизайнът на корпуса отговаря на клас на защита IP67. Външен температурен диапазон от – 35 до +75ºС. На корпуса има светлинна индикация за режимите на състоянието на вятърния генератор.
Въпросът е какъв е смисълът да отделяте време и усилия за сглобяване на проста конструкция със собствените си ръце, ако има реална възможност да закупите нещо подобно и технически сериозно?
Е, ако този модел не е достатъчен, китайците имат някои наистина страхотни опции. По този начин сред новите постъпления имаше модел от 2 kW с работно напрежение от 96 волта.
Китайски продукт от списъка с нови пристигащи. Осигурява контрол на зареждането на батерията, работейки заедно с вятърен генератор 2 kW. Приема входно напрежение до 96 волта
Вярно е, че цената на този контролер вече е пет пъти по-скъпа от предишната разработка. Но отново, ако сравните разходите за производство на нещо подобно със собствените си ръце, покупката изглежда като рационално решение.
Единственото нещо, което ни обърква при китайските продукти, е, че те внезапно спират да работят в най-неподходящите случаи. Ето защо закупеното устройство често трябва да бъде доведено докрай - естествено със собствените си ръце. Но това е много по-лесно и по-просто, отколкото да направите сами контролер за зареждане на вятърен генератор от нулата.
За любителите на домашно приготвени продукти, нашият уебсайт има серия от статии, посветени на производството на вятърни генератори:
Изводи и полезно видео по темата
Желанието да направите оборудване за домашна употреба със собствените си ръце понякога е по-силно от по-просто решение - закупуване на евтино устройство. Вижте какво се получи от това във видеото:
Оценявайки перспективите за самостоятелно производство на електроника, независимо от нейното предназначение, трябва да се изправим пред идеята, че ерата на „домашното“ е към края си.
Пазарът е пренаситен с готови електронни устройства и модулни компоненти за почти всеки домакински продукт. Любителите електронни инженери сега имат само едно нещо да направят - да сглобят строителни комплекти за дома.
Имате ли какво да добавите или имате въпроси относно сглобяването и използването на контролери за вятърен генератор? Можете да оставяте коментари, да задавате въпроси и да добавяте снимки на вашите домашни продукти - формата за контакт е в долния блок.
Често задаван въпрос от всички начинаещиза това кой контролер си струва да се купи за определена батерия. И какво означават Амперите в характеристиките на контролера. Нека отделно да се опитам да ви кажа в тази тема какви са тези усилватели. Нека започнем с това, което е може би най-важното: амперите, които са посочени на контролера, са различни понятия за различните производители както на контролери за слънчеви, така и за вятърни генератори. Всички производители интерпретират данните по свой начин, поради което много хора имат объркване и недоразумения при избора на контролер. По-долу ще се опитам да дам примери и начини за избягване на проблеми в бъдеще.
Първото нещо, с което ще започнем е:
- Контролерът за зареждане е устройство, което контролира процеса на зареждане на батерията; те са разделени на две популярни категории:
1. Какво е ШИМ- това е контролер за модулация на ширината на импулса, чиято задача е да зарежда батерията с импулси, контролирайки нивото на напрежение на батерията: в този случай контролът на зареждането може да се извършва стриктно (с други думи, уж в автоматичен режим). Или в ръчен режим, където можете ръчно да зададете необходимите напрежения за зареждане на батерията. Прочетете инструкциите на контролера. Препоръчвам да изберете контролер с възможност за ръчно въвеждане. И рядкост са контролери с предварително зададени стойности. Рядкост, защото в днешно време такива контролери често идват с възможност за избор на ръчен режим. Този контролер е добър, защото не изисква почти никаква енергия за работа и консумацията на такива контролери рядко надвишава 100 mA.
Те са по-малко засегнати от лошото време, и ако има поне 10 mA ток на входа и напрежението надвишава напрежението на батерията, контролерът ще зареди. Също така бих отчел като плюс наскоро открития ефект на бързо стареене на панела, поради разграждането на клетките от температурата. С тези контролери мощността, отстранена от панелите, варира от 0 до 80%, докато батерията се зарежда. В същото време слънчевите панели се нагряват по-малко и елементите не страдат от разграждане поради прегряване дори в най-горещия ден, тъй като температурата не се повишава над +60-70 градуса по Целзий. Едно от предимствата е стабилна работа при всякакви метеорологични условия!
2. Какво е MPPT— Това е контролер, който има функцията да проследява максималната точка на слънчевия панел, на руски това са OMTP контролери. На английски звучи като проследяване на максимална мощност.Задачата на този контролер е да изстиска целия сок от слънчевия панел и в същото време да получи от слънчевата електроцентрала или вятърния генератор, в зависимост от вида на контролера, цялата пикова мощност, на която е способна вашата система. Звучи страхотно, но дали наистина е така, можете да прочетете . Има контролери, които могат да ограничат зарядния ток, но това е рядко, трябва да прочетете описанието на контролера. Един пример за контролер с ограничение на тока на зареждане е соларният контролер за зареждане от Sibkontakt SKZ 40
И така, какъв е токът, който е посочен на контролерите. Отново, за всеки контролер, посоченият ток може да има напълно различна стойност, нека да разгледаме основните:
- може да се посочи максималният ток - при който контролерът или ще се повреди при продължително натоварване, или защитата ще работи и батерията ще спре да се зарежда от контролера, докато не се рестартира, или ще настъпят нови часове на деня.
- Токът може да е краткотраен или с други думи препоръчан по-долу, но по време на пренапрежения контролерът ще продължи да работи.
- токът може да бъде посочен като ток на зареждане на батерията, т.е. не се препоръчва свързването на батерии над този ток. В противен случай контролерът може да не издържи
- токът може да е номиналният препоръчителен, но не и максималния, например тук можем да включим стари трассери, които имат резерв от изходен ток, но контролерът се загрява добре, така че е необходимо допълнително охлаждане.
В повечето съвременни контролери в бюджетния сегмент е посочен максималният ток, тоест общият брой свързани източници не трябва да го пресича, а за някои дори да го достигне, в противен случай защитата ще се задейства.
nik34 изпрати:
Дадена е проста диаграма на домашен контролер за зареждане за 12V оловна батерия от слънчева батерия. При промяна на стойностите на елементите може да се адаптира за зареждане на други батерии.
Тази схема е проектирана да зарежда 12V запечатана оловно-киселинна батерия от слънчев панел с ниска мощност, доставяйки до няколко ампера ток. Серийният защитен диод, който обикновено се поставя на изхода на слънчевата батерия, за да предотврати разреждането на батериите, когато слънцето е навън, тук е заменен от транзистор с полеви ефекти, който се управлява от компаратор.
Контролерът ще спре зареждането, когато предварително зададеното (температурно компенсирано) напрежение на батерията достигне зададена точка и ще възобнови зареждането, когато падне под този праг. Товарът ще бъде изключен от акумулатора, когато напрежението върху него падне под 11V и ще бъде включен отново, когато се повиши до 12,5V.
Веригата има следните характеристики:
- Зарядно напрежение Vbat = 13.8V (регулируемо), измерено при наличие на заряден ток;
- Прекъсване на натоварването, когато Vbat< 11V (настраивается), включение при 12.5V;
- Температурна компенсация на зарядното напрежение;
- Компараторът с ниска мощност TLC339 може да бъде заменен с евтин TL393 (или 339);
- Консумацията на ток е по-малка от 0,5 mA при използване на TLC393;
- Спадът на напрежението на клавишите е по-малък от 20mV при зареждане с ток от 0,5A. (Можете също да използвате по-висококачествени полеви транзистори с по-ниско съпротивление при включване на канала, за да получите по-добри резултати.)
Действителната диаграма е показана на фигурата по-долу.
Тази схема работи чудесно за една година.
Оформлението на платката е направено в CorelDraw 4, файлът на платката може да бъде изтеглен от тук - PCB design.
След производството платката изглеждаше по следния начин.
Забележка: три DC/DC конвертора също бяха разположени на платката (на 9, 6 и 3V), така че самият контролер заема само дясната страна на платката. Не съм използвал радиатори за охлаждане, така че всеки, който има нужда от тях, трябва сам да разбере как да ги инсталира на платката.
Устройството с всички компоненти (2 батерии по 2.2Ah всяка, DC/DC конвертори и индикация) изглежда така.
Това е още една статия за добре познатата микросхема TP4056; много хора вече я харесват и са тествани няколко пъти от армия от радиолюбители. Да, и чух слухове за чудотворна микросхема. Поръчах пет експериментални от китайците и започнах да мисля как да ги сглобя - с балдахин или върху шал. Ето най-често срещаната схема - няколко части и самата микросхема.
Тогава попаднах на парчета PCB и реших да го сглобя на печатна платка, но не е толкова просто. Касетата ми беше изчерпана след няколко дузини зареждания. Възникна въпросът да си купя нов, но цената му е прекомерна за мен. Тогава има само един изход, да се боядисам с лак, но не ми дават повече лак, казаха, че лакът не е купен, за да го харча за някакви плаки, не, това не е печатна грешка, някои плаки - да, не се очакват...
Като цяло седях и се замислих какво да правя със себе си, сетих се, че шаловете могат да се рисуват не само с лак, но и с парафин и маркер, парафинът не е за мен, мога да боядисам яйце само за Великден и дори тогава не много добре. Но маркерът е добра идея.
Седнах зад волана на моя двуколесен велосипед с педали и отидох до магазина в търсене на ценния перманентен маркер. Намерих го веднага, ако някой се интересува, такъв маркер струва 6 UAH. Това е към 29.02.2016 г
Рисуваме шал, моят метод е следният: направете маркировки с щифт върху печатната платка и ги свържете с маркер, точно както имаше такава игра в списанията, когато бях дете.
Добре, отклоних се от темата, да продължим. Гравих го в разтвор на меден сулфат, мога да кажа, че това е най-доброто средство, говоря разбира се от свое име - всеки има своите предпочитания, само ще кажа, че това, което ми харесва в него, е цената, издръжливостта и разбира се фактът, че не цапа всичко наоколо като хлорното желязо.
Ние запояваме нашите части: чифт SMD резистори и два кондензатора.
За тестване избрах батерия от батерия за лаптоп. Е, таксата изчезна, добре, дали се зарежда или не, ще видя сутринта и сега си лягайте.
Сутринта показа, че зареждането е успешно, но бързах за училище и забравих да направя снимка. Успех на всички в повторението, а както винаги Калян.Супер.Бос беше с вас
И за какво е?
Защо ви е необходим контролер за зареждане?
Контролерът за зареждане е устройство, което автоматично регулира нивото на тока и напрежението от източник (като слънчеви панели), за да гарантира, че батериите са заредени, като по този начин предпазва батериите от повреда.
Възможно ли е да се направи без контролер за зареждане?
Имайки известен опит в работата с електрически уреди, знаейки как да използвате волтметър и амперметър и внимателно изучавайки инструкциите за батерията за характеристиките на зареждане и разреждане, със сигурност можете да се справите без контролер за зареждане.
Зарядът на батерията се определя от напрежението между клемите. Нищо не ви пречи да свържете източника (например слънчеви панели) директно към батерията, като същевременно контролирате стойностите на напрежението на клемите и тока от източника (така че батерията да не се повреди). Когато напрежението на клемите съответства на максималния заряд, просто трябва да изключите източника. Това ще зареди батерията до 60-70% от максималния й капацитет. За да го заредите на 100%, батерията трябва да се стабилизира - известно време след достигане на максималното напрежение продължете да зареждате на това напрежение.
При този метод на зареждане на батерията има голяма вероятност от намаляване на номиналния капацитет (поради систематично недозареждане) или повреда поради висок ток или напрежение. Ето защо се използват различни контролери за зареждане.
Какви видове контролери за зареждане има?
Има основно три вида контролери за зареждане - контролер за включване/изключване, контролер PWM (ШИМ) и MPPT (TMM) контролери. Какви са техните характеристики и как се различават:
контролер за включване/изключване на заряда
Това устройство изпълнява функцията за изключване на батериите от източника при достигане на определено напрежение. Този тип контролер практически не се използва днес. Това е най-простата алтернатива на ръчното наблюдение на заряда на батерията, за което говорихме по-рано.
PWM (ШИМ) контролер
Това устройство е по-усъвършенствана опция за зареждане на батерии, тъй като автоматично контролира нивото на тока и напрежението, а също така следи началото на максимално напрежение. След достигане на максималното напрежение, PWM контролерът го задържа известно време, за да стабилизира батерията и да постигне максималния си капацитет. Обикновено такива контролери са евтини и могат да отговарят на прости соларни системи.
Можете да прочетете как да изберете такъв контролер тук –
MPPT (TMM) контролери
Този контролер е най-модерното решение за соларни централи. Слънчевите панели произвеждат мощност при строго определена стойност на тока и напрежението (крива напрежение-напрежение - характеристика ток-напрежение) - този режим се нарича точка на максимална мощност (TPM). MPPTКонтролерът ви позволява да наблюдавате тази точка и може да използва енергията на слънчевите панели най-ефективно, което от своя страна увеличава скоростта на зареждане на батериите. Такива контролери могат да зареждат батерии (банка за батерии) с 30-40% по-ефективно, следователно, за резервни и автономни слънчеви електроцентрали, използването на такива контролери става най-изгодно, въпреки високата им цена в сравнение с PWM контролерите.
Кой контролер за зареждане да избера?
Когато избирате контролер за соларна система, първо трябва да разберете мащаба на самата система. Ако сглобявате малка слънчева система, за да осигурите най-необходимите домакински уреди с електричество (от 0,3 kW до 2 kW), тогава можете да се справите с правилно подбран PWM контролер. Ако говорим за автономна система, резервна система или може би система, съвместима с мрежово електричество, тогава в този случай не можете да правите без добър MPPT контролер.
