Il design meccanico del generatore eolico nella sua forma pura è solo una parte di un impianto di energia eolica a tutti gli effetti. Oltre al design meccanico, il sistema completamente operativo ha una serie di componenti elettronici.
Quindi, 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 è possibile realizzare da soli un mulino a vento meccanico, è possibile creare un controller per mulino a vento con le proprie 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.
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Mulini a vento - impianti che generano corrente che offrono la possibilità di ricevere energia in luoghi lontani dall'infrastruttura: campi di montagna, villaggi non elettrificati, parcheggio temporaneo
Le unità che differiscono per soluzioni costruttive generano energia sfruttando il potenziale inesauribile del movimento di massa atmosferica
Sfortunatamente, i fornitori di energia verde non producono ancora abbastanza energia per coprire tutte le esigenze dei residenti della casa. Perché sono usati come fonti aggiuntive sia nel complesso che separatamente
Per alimentare una serie di elettrodomestici, una turbina eolica può essere collegata direttamente ai consumatori. Tuttavia, questa decisione è irrazionale, perché l'energia eolica non può essere controllata. Per stabilizzare l'alimentazione attuale è necessario un controller
Se viene installato un set di sistemi "verdi" per coprire i costi energetici a casa, viene utilizzato un set comune di apparecchiature, incluso un controller che serve sia pannelli solari che una turbina eolica
Il funzionamento del controller nel complesso di apparecchiature consiste nella regolazione della zavorra della quantità di carica. Limita la tensione quando viene superata e commuta il sistema su ABA in caso di caduta
Il controller impedisce l'ebollizione delle batterie, protegge l'apparecchiatura da surriscaldamento e guasti prematuri
Per controllare il funzionamento di una centrale elettrica autonoma e monitorare le condizioni dell'apparecchiatura, si consiglia di includere un misuratore di potenza nel circuito
Generazione di elettricità in un complesso turistico
Generatore eolico a lama verticale
Un complesso di mulini a vento e pannelli solari
Modello di controller per un mulino a vento standard
Apparecchiature per centrali elettriche autonome
Dispositivi per la manutenzione di centrali elettriche verdi
Batterie per accumulo di energia
Misuratore di potenza per il monitoraggio del funzionamento di una centrale elettrica
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 integrato
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 consentono in modo abbastanza produttivo di far funzionare diversi tipi di generatori eolici. Di norma, nelle strutture autoprodotte viene implementata solo una 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'utilizzo di un controller, si dovrebbero prevedere spiacevoli conseguenze:
- Degrado della struttura della batteria a causa di processi chimici incontrollati.
- Aumento della pressione incontrollato e temperatura dell'elettrolita.
- Perdita delle proprietà di ricarica della batteria in relazione a una dimissione a lungo termine.
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 dall'apparizione dei primi 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 "reattore", 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 tipo diverso: una resistenza potente, una resistenza elettrica, una ventola, ecc.
Il lavoro del circuito "ballast" con un segno meno
L'azione del regolatore-relè dell'automobile è direttamente correlata al livello di carica 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. Quando la tensione ai terminali della batteria si riduce, 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 design del 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 (+)
Una caratteristica di questa semplice soluzione è una connessione diretta ai terminali della batteria di un 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 in alcun modo interconnesse. 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, c'è l'effetto di un controller PWM prodotto professionalmente.
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 che utilizzano 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.
Circuito fai da te per l'assemblaggio di un controller usando 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 della tensione di esercizio (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.
Finché la tensione della batteria non supera i 14,2 volt (soddisfacendo il valore di impostazione di R High 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 microassemblaggio 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 si divertono sempre con questi momenti.
Il relè viene attivato, il circuito di alimentazione del circuito si interrompe e si chiude sulla resistenza di zavorra. Il ripristino del ballast ha luogo fino a quando la batteria non si scarica vicino 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 si basa su questo importo, in termini di assemblaggio del dispositivo con le proprie 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 funzionare con batterie da 12/24 volt, in modalità 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 va da - 35 a + 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 arrivi. Fornisce il controllo della batteria mentre si lavora in combinazione con un generatore eolico da 2 kW. Accetta input fino a 96 volt
È vero, il costo di questo controller è già cinque volte più costoso rispetto allo 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 questo 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:
- Generatore eolico fai-da-te da un generatore di auto: tecnologia di assemblaggio del mulino a vento e analisi degli errori
- Come costruire pale fai-da-te per un generatore eolico: esempi di pale auto-costruite per una turbina eolica
- Generatore eolico fai-da-te da una lavatrice: istruzioni di montaggio per un mulino a vento
- Come calcolare un generatore eolico: formule + esempio pratico di calcolo
Il desiderio di realizzare apparecchiature fatte in casa per uso domestico è talvolta più forte di una soluzione più semplice: l'acquisto di 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, ci si deve imbattere nel pensiero che l'era del "fatto in casa" sta 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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