Как да направите контролер за вятърен генератор със собствените си ръце: устройство, принцип на работа, монтажна схема

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 предоставим диаграми за самостоятелно сглобяване на контролера. Освен това ще очертаем характеристиките на работата и целесъобразността от закупуване на китайско електронно устройство за вятърна мелница.

Вятърни генератори и контролери за зареждане на батерии

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.

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.

Контролер за зареждане на батерията за вятърен генератор с ниска мощност. Контролът на някои параметри на системата се осъществява чрез вграден LCD дисплей

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.

Въпреки това те работят и ви позволяват да работите доста продуктивно различни видове вятърни генератори. 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:

1. Деградация на структурата на батерията поради неконтролирани химични процеси.
2. Неконтролирано повишаване на налягането и температура на електролита.
3. Загуба на свойства за зареждане на батерията поради 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

За цялото време от появата на първия домашни вятърни мелници броят на решенията на схемите на контролера се е увеличил 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.

Схема на контролер, начертана от определен електронен инженер със собствените си ръце. Тук всичко е просто и ясно, без излишни думи. Всъщност, както и в технологичността на самото решение. Минимум части – максимум спестявания (+)

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 директното връзка с терминали батерия за генератор на вятърна турбина. 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:

1. Направи си сам вятърен генератор от автомобилен генератор: технология за сглобяване на вятърна турбина и анализ на грешки
2. Как да изградите лопатки за вятърен генератор със собствените си ръце: примери за самостоятелно направени лопатки на вятърни турбини
3. Направи си сам вятърен генератор от пералня: инструкции за сглобяване на вятърна мелница
4. Как да изчислим вятърен генератор: формули + практически пример за изчисление

Изводи и полезно видео по темата

Желанието да направите оборудване за домашна употреба със собствените си ръце понякога е по-силно от по-простото 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.