Come realizzare un controller per un generatore eolico con le tue mani: dispositivo, principio di funzionamento, schema di assemblaggio

Il design meccanico del generatore eolico nella sua forma pura è solo una parte di un impianto di energia eolica a tutti gli effetti. Il sistema, che è completamente operativo, oltre al design meccanico, ha anche una serie di componenti elettronici.

Pertanto, ad esempio, è necessario un controller per un generatore eolico: un dispositivo progettato in modo funzionale per stabilizzare i parametri di carica della batteria durante il funzionamento di una turbina eolica.

Scopriremo quali funzioni svolge il dispositivo e daremo gli schemi di assemblaggio del controller con le nostre mani. Inoltre, descriviamo le caratteristiche del lavoro e l'opportunità di acquistare un'unità elettronica cinese per una turbina eolica.

Generatori eolici e regolatori di carica della batteria

Se un mulino a vento meccanico è completamente possibile costruirti, è possibile creare un controller per mulino a vento con le tue mani?

Per avere un'idea dei controller dei generatori eolici e riprodurre con successo tali apparecchiature con le proprie mani, le informazioni di base su questi dispositivi non saranno superflue.

Il controller che serve le batterie è progettato principalmente per controllare il processo di ricarica della batteria. Questa è la sua funzione principale, ma dovrebbe essere suddivisa in modo condizionale in una serie di funzioni secondarie.

Ad esempio, una funzione controlla la corrente di carica e la corrente di autoscarica. Un altro funzionale implementa azioni volte a misurare la temperatura e la pressione. Il terzo è responsabile della compensazione della differenza nei flussi di energia quando la batteria viene caricata contemporaneamente al consumo di corrente da parte del carico.

Regolatore di carica della batteria per un piccolo generatore eolico. Il monitoraggio di alcuni parametri di sistema viene effettuato tramite il display LCD incorporato

I dispositivi di produzione industriale sono dotati di piena funzionalità. Ma questo non si può dire per i disegni amatoriali. I dispositivi realizzati sulla base delle soluzioni di circuito più semplici a casa con le proprie mani sono controller che sono tutt'altro che modelli perfetti.

Tuttavia, funzionano e sono abbastanza produttivi da operare. diversi tipi di generatori eolici. Di norma, nelle strutture autoprodotte viene implementata una sola funzione: protezione da sovratensione e scarica profonda.

Una delle tante varianti di controller fai-da-te per i mulini a vento. Tali progetti si distinguono per semplici soluzioni tecniche e la più semplice esecuzione dell'installazione

Perché è indispensabile l'introduzione di un controller in un sistema a mulino a vento?

Poiché nella modalità di accensione della batteria senza l'uso di un controller, si dovrebbero prevedere spiacevoli conseguenze:

1. Degrado della struttura della batteria a causa di processi chimici incontrollati.
2. Aumento della pressione incontrollato e temperatura dell'elettrolita.
3. Perdita delle proprietà di ricarica della batteria in relazione alla dimissione a lungo termine in corso.

Il regolatore di carica per lo schema del generatore eolico è, di regola, sotto forma di un modulo elettronico separato. Questo modulo è rimovibile e si disconnette rapidamente. I dispositivi di fabbricazione industriale sono necessariamente dotati di un'indicazione delle modalità e condizioni: luce o visivamente trasmessa attraverso il display.

In pratica, è possibile utilizzare due tipi di dispositivi: integrati direttamente nel case del generatore eolico e collegati alla batteria.

Soluzioni di assemblaggio fai-da-te

Per tutto il tempo dal primo mulini a vento fatti in casa Il numero di soluzioni circuitali per controller è aumentato molte volte. Molti dei progetti dei circuiti sono tutt'altro che perfetti, ma ci sono anche opzioni a cui dovresti prestare attenzione.

Per uso domestico, ovviamente, sono rilevanti schemi semplici che richiedono piccoli investimenti finanziari, efficaci e affidabili.

Sulla base di questi requisiti, è possibile iniziare con un controller per un generatore eolico creato sulla base di controller di relè per automobili.Nel circuito sono applicabili sia i relè con un contatto di controllo negativo sia i relè con un contatto di controllo positivo.

Questa opzione attira con un numero limitato di parti e una semplice installazione. Ci vorrà solo un relè, un transistor di potenza (campo), un resistore.

Il circuito del controller, disegnato da un certo ingegnere elettronico con le proprie mani. Tutto qui è semplice e chiaro senza una parola. In realtà, come nella decisione tecnologica stessa. Dettagli minimi - massimo risparmio (+)

Lo schema si chiama "alimentatore", poiché utilizza un carico aggiuntivo sotto forma di una lampadina a incandescenza convenzionale. Pertanto, l'elenco delle parti verrà riempito con un altro elemento: una lampada.

Viene utilizzata una lampada per auto (o più lampade) da 12 volt, a seconda della potenza del sistema. Inoltre, al posto di questo elemento, è consentito utilizzare una resistenza di carico di un tipo diverso: un potente resistore, un riscaldatore elettrico, un ventilatore, ecc.

Il lavoro del circuito "ballast" con un segno meno

L'azione del regolatore del relè dell'automobile è direttamente correlata al livello della batteria. Se la tensione ai terminali della batteria supera i 14,2 volt, il relè scatta e apre il circuito negativo del transistor di potenza.

A sua volta, si apre una giunzione sul transistor, che collega una lampada a incandescenza diretta alla batteria. Di conseguenza, la corrente di carica viene scaricata attraverso il filamento della lampada a incandescenza. Se la tensione ai terminali della batteria viene ridotta, il processo inverso. Ciò mantiene un livello di tensione della batteria stabile.

Come funziona lo schema "ballast" con un plus

Una versione leggermente modernizzata del controller di carica "ballast" per una turbina eolica è il secondo circuito sul controller relè con un contatto di controllo positivo. Ad esempio, sono adatti i relè delle auto VAZ.

La differenza rispetto al circuito precedente è l'uso di un relè a stato solido, ad esempio GTH6048ZA2 a una corrente di 60A anziché un transistor. I vantaggi sono evidenti: il circuito sembra ancora più semplice e allo stesso tempo ha una maggiore affidabilità ed efficienza.

Un altro semplice circuito per l'assemblaggio di un controller di carica della batteria del generatore eolico. L'efficienza e l'affidabilità del circuito sono migliorate dall'uso di un relè a stato solido (+)

La caratteristica di questa semplice soluzione è diretta collegamento ai terminali batteria del generatore eolico. I conduttori del regolatore di carica sono anche "piantati" direttamente sui contatti della batteria.

In effetti, entrambe queste parti del circuito non sono collegate in alcun modo. La tensione dal generatore eolico viene costantemente fornita alla batteria. Quando la tensione ai terminali della batteria raggiunge i 14,2 W, il relè a stato solido collega il carico da ripristinare. Quindi la batteria è protetta dal dispositivo dal sovraccarico.

Qui, non solo una lampada a incandescenza può fungere da carico di zavorra. È del tutto possibile collegare qualsiasi altro dispositivo con corrente nominale fino a 60 A. Ad esempio, un riscaldatore tubolare elettrico.

Ciò che è più importante in questo schema: l'azione di un relè a stato solido è caratterizzata da un'ampiezza uniformemente crescente. In effetti, l'effetto di un controller PWM prodotto professionalmente è evidente.

Una versione complicata del circuito del controller

Se la versione precedente del design del circuito del controller di carica della batteria assomiglia solo a un dispositivo PWM (modulazione della larghezza degli impulsi), qui questo principio è implementato in modo specifico.

Questo circuito di controllo per una turbina eolica con un generatore trifase presenta alcune difficoltà, poiché comporta l'uso di microcircuiti, in particolare amplificatori operazionali con transistor ad effetto di campo come parte del gruppo TL084.

Tuttavia, su un circuito stampato, tutto non sembra così complicato come su un foglio di carta.

Schema elettrico fai da te per l'assemblaggio di un controller mediante il microassemblaggio TL084. Il principio di funzionamento è anche costruito usando un relè per cambiare modalità, ma è possibile regolare i punti di taglio (+)

Come nelle soluzioni precedenti, un relè viene utilizzato come elemento di commutazione per un carico di zavorra.Il relè è progettato per funzionare con una batteria da 12 volt, ma se lo si desidera, è possibile scegliere un modello per 24 watt.

La zavorra è realizzata sotto forma di una forte resistenza (avvolgimento su ceramica di nicromo). Per regolare l'intervallo di tensione operativa (11,5-18 W), il circuito utilizza resistori variabili inclusi nel circuito di controllo dell'assieme microelettronico TL084.

Tale controller di carica della batteria del mulino a vento funziona come segue. La corrente trifase ricevuta dal generatore eolico viene rettificata dai diodi di potenza.

All'uscita del ponte a diodi, viene generata una tensione costante, che viene alimentata all'ingresso del circuito attraverso i contatti del relè, un diodo aggiuntivo, la batteria e quindi allo stabilizzatore in-circuit (78L08) e all'ingresso del gruppo TL084.

Il momento in cui il trigger viene commutato in uno degli stati è determinato dai valori delle resistenze variabili (V bassa e V alta) delle soglie di tensione inferiore e superiore.

Fintanto che la tensione della batteria non supera i 14,2 volt (soddisfacendo il valore di impostazione R Alta V), viene eseguita una carica. Non appena i valori cambiano nella direzione di aumento, l'amplificatore operazionale TL084 invia un segnale alla base del transistor, che è controllato dal relè.

Un prodotto fatto da sé secondo lo schema con micro assemblaggio TL084. Tutto è estremamente semplice, anche al posto di un circuito stampato di alta qualità, viene selezionata una scheda per l'installazione a cerniera. I disegni fatti in casa incantano sempre questi momenti.

Il relè viene attivato, il circuito di alimentazione del circuito si interrompe e si chiude con un resistore di zavorra. Il ripristino del ballast ha luogo fino a quando la scarica della batteria non si avvicina all'impostazione del resistore variabile Low V.

Una volta raggiunto questo valore, il secondo circuito TL084 dell'amplificatore operazionale passa allo stato inverso. Ecco come funziona il controller.

Alternativa elettronica cinese

Realizzare un controller per generatore eolico fai-da-te è un affare prestigioso. Ma data la velocità di sviluppo delle tecnologie elettroniche, spesso il significato di autoassemblaggio perde la sua rilevanza. Inoltre, la maggior parte degli schemi proposti è già obsoleta.

Risulta più economico acquistare un prodotto finito realizzato professionalmente, con installazione di alta qualità, su componenti elettronici moderni. Ad esempio, è possibile acquistare un dispositivo adatto a un costo ragionevole su Aliexpress.

La gamma di offerte sul sito cinese è impressionante. I controller per generatori eolici per vari livelli di potenza sono venduti al prezzo di 1000 rubli. Se inizi da questo importo, in termini di assemblaggio del dispositivo con le tue mani, il gioco chiaramente non vale la candela.

Quindi, ad esempio, tra le offerte del portale cinese c'è un modello per una turbina eolica da 600 watt. Un dispositivo da 1070 rubli. adatto per l'uso con batterie da 12/24 volt, corrente di funzionamento fino a 30 A.

Un modello molto decente, progettato per un generatore eolico da 600 watt, un controller di carica con design cinese. Tale dispositivo può essere ordinato dalla Cina e ricevuto per posta in circa un mese e mezzo

Una custodia del controller per tutte le stagioni di alta qualità che misura 100x90 mm è dotata di un potente radiatore di raffreddamento. Il design della custodia è conforme alla classe di protezione IP67. La gamma di temperature esterne è compresa tra - 35 e + 75ºС. Una leggera indicazione delle modalità di stato del generatore eolico viene visualizzata sul corpo.

La domanda è: qual è la ragione per dedicare tempo e fatica ad assemblare un design semplice con le proprie mani, se esiste una reale opportunità di acquistare qualcosa di simile e tecnicamente serio?

Bene, se questo modello non è abbastanza, i cinesi hanno opzioni molto interessanti. Quindi, tra i nuovi arrivati, è stato notato un modello da 2 kW per una tensione operativa di 96 volt.

Prodotto cinese dalla nuova lista di arrivo. Fornisce il controllo della batteria mentre si lavora in tandem con un generatore eolico da 2 kW. Accetta tensioni di ingresso fino a 96 volt

È vero, il costo di questo controller è già cinque volte più costoso dello sviluppo precedente.Ma ancora una volta, se si misura il costo di produzione di qualcosa di simile con le proprie mani, l'acquisto sembra una decisione razionale.

L'unica cosa che confonde i prodotti cinesi è che tendono improvvisamente a smettere di funzionare nei casi più inappropriati. Pertanto, il dispositivo acquistato spesso deve essere ricordato, naturalmente, con le tue mani. Ma è molto più facile e più semplice che creare un generatore di carica per un generatore eolico con le tue mani da zero.

Per gli amanti dei prodotti fatti in casa sul nostro sito web c'è una serie di articoli dedicati alla produzione di generatori eolici:

1. Generatore eolico fai-da-te da un generatore di auto: tecnologia di assemblaggio del mulino a vento e analisi degli errori
2. Come costruire pale fai-da-te per un generatore eolico: esempi di pale auto-costruite per una turbina eolica
3. Generatore eolico fai-da-te da una lavatrice: istruzioni di montaggio per un mulino a vento
4. Come calcolare un generatore eolico: formule + esempio pratico di calcolo

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il desiderio di realizzare apparecchiature fatte in casa per uso domestico è talvolta più forte di una soluzione più semplice: acquistare un dispositivo economico. Che cosa è venuto da questo, guarda il video:

Valutando le prospettive di produzione elettronica per conto proprio, indipendentemente dal suo scopo, si deve pensare che l'era del "fatto in casa" stia finendo.

Il mercato è saturo di dispositivi elettronici pronti e componenti modulari per quasi tutti i prodotti domestici. Gli appassionati di elettronica amatoriale ora hanno solo una cosa da fare: assemblare i designer di casa.

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