Kā ar savām rokām izgatavot vēja ģeneratora kontrolieri: ierīce, darbības princips, montāžas shēma

Vēja ģeneratora mehāniskā konstrukcija tīrā veidā ir tikai daļa no pilnīgas vēja elektrostacijas. Pilnībā izmantojamā sistēmā papildus mehāniskajai struktūrai ir arī vairākas elektroniskas sastāvdaļas.

Piemēram, ir nepieciešams kontrolleris vēja ģeneratoram - ierīce, kas funkcionāli paredzēta akumulatora uzlādes parametru stabilizēšanai vēja turbīnas darbības laikā.

Izdomāsim, kādas funkcijas ierīce veic, un sniegsim diagrammas, kā pašam salikt kontrolieri. Turklāt mēs ieskicīsim darba iezīmes un ķīniešu elektroniskās vienības iegādes iespējas vējdzirnavām.

Vēja ģeneratori un akumulatoru uzlādes kontrolieri

Ja ir pilnīgi iespējams pašam izgatavot mehāniskās vējdzirnavas, vai vējdzirnavu kontrolieri ir iespējams izgatavot pašam?

Lai gūtu kādu priekšstatu par vēja ģeneratoru kontrolieriem un ar savām rokām sekmīgi reproducētu šādas iekārtas, pamatinformācija par šīm ierīcēm nebūs lieka.

Kontrolieris, kas apkalpo akumulatorus, galvenokārt ir paredzēts akumulatora uzlādes procesa kontrolei. Šī ir tā galvenā funkcija, taču tā ir nosacīti jāsadala vairākās apakšfunkcijās.

Piemēram, viena funkcionalitāte uzrauga uzlādes strāvu un pašizlādes strāvu. Vēl viena funkcionalitāte īsteno darbības, kuru mērķis ir mērīt temperatūru un spiedienu. Trešais ir atbildīgs par enerģijas plūsmu starpības kompensēšanu, kad akumulators tiek uzlādēts vienlaikus ar slodzes strāvas patēriņu.

Akumulatora uzlādes kontrolieris mazjaudas vēja ģeneratoram. Dažu sistēmas parametru vadība tiek veikta, izmantojot iebūvēto LCD displeju

Rūpnieciski ražotās ierīces ir aprīkotas ar pilnu funkcionalitāti. Bet to nevar teikt par amatieru dizainiem. Ierīces, kas izgatavotas, pamatojoties uz vienkāršiem ķēžu risinājumiem mājās ar savām rokām, ir kontrolieri, kas ir tālu no perfektiem modeļiem.

Neskatoties uz to, tie darbojas un ļauj darboties diezgan produktīvi dažāda veida vēja ģeneratori. Parasti paštaisītas konstrukcijas īsteno tikai vienu funkciju - aizsardzību pret pārspriegumu un dziļu izlādi.

Viena no daudzajām vēja turbīnu kontrolleru variācijām, ko izgatavojis pats. Šādas konstrukcijas izceļas ar vienkāršiem tehniskiem risinājumiem un vienkāršu uzstādīšanu.

Kāpēc kontrollera ieviešana vēja turbīnu sistēmā ir obligāta?

Tā kā akumulatora enerģijas papildināšanas režīmā, neizmantojot kontrolieri, jārēķinās ar nepatīkamām sekām:

1. Akumulatora struktūras degradācija nekontrolētu ķīmisko procesu dēļ.
2. Nekontrolēts spiediena pieaugums un elektrolīta temperatūra.
3. Akumulatora uzlādes īpašību zudums ilgstošas ​​izlādes dēļ.

Vēja turbīnas ķēdes uzlādes kontrolieris parasti tiek izgatavots atsevišķa elektroniskā moduļa veidā. Šis modulis ir noņemams un ātri atvienojams. Rūpnieciski ražotās ierīces obligāti ir aprīkotas ar režīmu un stāvokļu indikāciju - gaismas vai vizuāli pārraidītas caur displeju.

Praksē var izmantot divu veidu ierīces: tās, kas iebūvētas tieši vēja ģeneratora korpusā, un tās, kas pievienotas akumulatoram.

Ķēžu risinājumi DIY montāžai

Par visu laiku kopš pirmās parādīšanās paštaisītas vējdzirnavas kontrolieru ķēžu risinājumu skaits ir daudzkārt pieaudzis. Daudzi ķēžu dizaini nebūt nav perfekti, taču ir dažas iespējas, kurām jāpievērš uzmanība.

Sadzīves vajadzībām, protams, ir svarīgas vienkāršas shēmas, kas prasa nelielus finanšu ieguldījumus, ir efektīvas un uzticamas.

Pamatojoties uz šīm prasībām, jūs varat sākt ar vēja ģeneratora kontrolieri, kas izveidots, pamatojoties uz automašīnu releju regulatoriem. Ķēdē tiek izmantoti gan releji ar negatīvu vadības kontaktu, gan releji ar pozitīvu vadības kontaktu.

Šī opcija piesaista ar nelielu detaļu skaitu un vienkāršu uzstādīšanu. Jums ir nepieciešams tikai viens relejs, viens jaudas tranzistors (lauka efekts), viens rezistors.

Kontroliera diagramma, ko ar savām rokām uzzīmējis noteikts elektronikas inženieris. Šeit viss ir vienkāršs un skaidrs bez liekiem vārdiem. Patiesībā, tāpat kā paša risinājuma izgatavojamībā. Minimālās daļas – maksimālais ietaupījums (+)

Ķēdi sauc par “balastu”, jo tā izmanto papildu slodzi parastas kvēlspuldzes veidā. Tādējādi detaļu saraksts tiks papildināts ar vēl vienu elementu - lampu.

Atkarībā no sistēmas jaudas tiek izmantota 12 voltu automašīnas lampa (vai vairākas lampas). Šī elementa vietā ir atļauts izmantot arī cita veida slodzes pretestību: jaudīgu rezistoru, elektrisko sildītāju, ventilatoru utt.

“Balasta” ķēdes darbība ar mīnusu

Automašīnas releja-regulatora darbība ir tieši saistīta ar akumulatora uzlādes līmeni. Ja spriegums uz akumulatora spailēm paaugstinās virs 14,2 voltiem, relejs tiek aktivizēts un atver jaudas tranzistora negatīvo ķēdi.

Savukārt uz tranzistora atveras pāreja, savienojot tiešo kvēlspuldzi ar akumulatoru. Rezultātā lādēšanas strāva tiek izlādēta caur kvēlspuldzes kvēldiegu. Kad spriegums akumulatora spailēs samazinās, process tiek apgriezts. Tas nodrošina stabila akumulatora sprieguma līmeņa uzturēšanu.

Kā darbojas “balasta” ķēde ar plusu?

Nedaudz modernizēta vējdzirnavu “balasta” uzlādes kontrollera versija ir otrā ķēde uz releja regulatora ar pozitīvu vadības kontaktu. Piemēram, ir piemēroti VAZ automašīnu releji.

Atšķirība no iepriekšējās shēmas ir cietvielu releja, piemēram, GTH6048ZA2, izmantošana 60A strāvai tranzistora vietā. Priekšrocības ir acīmredzamas: shēma izskatās vēl vienkāršāka un tajā pašā laikā tai ir lielāka uzticamība un efektivitāte.

Vēl viens vienkāršs ķēdes dizaina risinājums vēja ģeneratora akumulatora uzlādes regulatora montāžai. Ķēdes efektivitāte un uzticamība ir palielināta, izmantojot cietvielu releju (+)

Šī vienkāršā risinājuma īpatnība ir tieša savienojums ar termināļiem vēja turbīnas ģeneratora akumulators. Uzlādes kontrollera vadītāji ir arī “uzstādīti” tieši uz akumulatora kontaktiem.

Faktiski abas šīs shēmas daļas nekādā veidā nav saistītas viena ar otru.Spriegums no vēja ģeneratora tiek pastāvīgi piegādāts akumulatoram. Kad spriegums akumulatora spailēs sasniedz 14,2 W, cietvielu relejs savieno slodzi, lai atiestatītu. Tādā veidā ierīce pasargā akumulatoru no pārlādēšanas.

Šeit ne tikai kvēlspuldze var darboties kā balasta slodze. Pilnīgi iespējams pieslēgt jebkuru citu ierīci, kas paredzēta strāvai līdz 60 A. Piemēram, elektrisko cauruļveida sildītāju.

Šajā shēmā ir svarīgi arī tas, ka cietvielu releja darbību raksturo vienmērīgi pieaugoša amplitūda. Būtībā profesionāli ražota PWM kontrollera efekts ir acīmredzams.

Sarežģīta kontroliera ķēdes versija

Ja iepriekšējā akumulatora uzlādes kontrollera ķēdes konstrukcijas versija atgādina tikai PWM (impulsa platuma modulācijas) ierīci, šeit šis princips tiek īstenots īpaši.

Šai vējdzirnavu ar trīsfāzu ģeneratoru kontrollera ķēdei ir dažas grūtības, jo tā ietver mikroshēmu izmantošanu - jo īpaši lauka efekta tranzistoru darbības pastiprinātājus kā daļu no TL084 montāžas.

Tomēr uz shēmas plates viss neizskatās tik sarežģīti kā uz papīra.

Ķēdes risinājums kontroliera montāžai ar savām rokām, izmantojot mikromontāžu TL084. Darbības princips ir izveidots arī, izmantojot releju, lai pārslēgtu režīmus, taču ir iespējams regulēt atslēgšanās punktus (+)

Tāpat kā iepriekšējos risinājumos, kā balasta slodzes komutācijas elements tiek izmantots relejs. Relejs ir paredzēts darbam ar 12 voltu akumulatoru, bet, ja vēlaties, varat izvēlēties 24 vatu modeli.

Balasta rezistors ir izgatavots spēcīgas pretestības formā (tinums uz nihroma keramikas).Lai pielāgotu darba sprieguma diapazonu (11,5-18 W), ķēdē tiek izmantoti mainīgi rezistori, kas iekļauti TL084 mikroelektroniskā mezgla vadības ķēdē.

Šis vējdzirnavu akumulatora uzlādes kontrolieris darbojas šādi. Trīsfāzu strāva, kas saņemta no vēja ģeneratora, tiek iztaisnota ar jaudas diodēm.

Diodes tilta izejā tiek ģenerēts pastāvīgs spriegums, kas tiek piegādāts ķēdes ieejai caur releja kontaktiem, papildu diodi, akumulatoru un pēc tam ķēdes stabilizatoram (78L08) un ķēdes ieejai. TL084 montāža.

Brīdi, kad sprūda pārslēdzas uz kādu no stāvokļiem, nosaka mainīgo rezistoru vērtības (Zems V un Augsts V) apakšējā un augšējā sprieguma slieksnī.

Kamēr akumulatora spailēs ir spriegums, kas nepārsniedz 14,2 voltus (atbilst R High V iestatījumam), tiek veikta uzlāde. Tiklīdz vērtības mainās uz augšu, darbības pastiprinātājs TL084 piegādā signālu tranzistora pamatnei, kas kontrolē releju.

Izdariet to pats izstrādājums, kas balstīts uz mikromontāžas shēmu TL084. Viss ir ārkārtīgi vienkārši, pat augstas kvalitātes iespiedshēmas plates vietā tika izvēlēta plate virsmas montāžai. Pašdarināts dizains vienmēr iepriecina mūs ar šādiem brīžiem.

Relejs ir aktivizēts, ķēdes strāvas ķēde ir salauzta un īssavienojums ar balasta rezistoru. Balasta atiestatīšana notiek, līdz akumulators ir izlādējies, tuvu Low V mainīgā rezistora iestatījuma vērtībai.

Kad šī vērtība ir sasniegta, otrais darbības pastiprinātājs TL084 pārslēdz ķēdi apgrieztā stāvoklī. Šādi darbojas kontrolieris.

Ķīniešu elektroniskā alternatīva

Vēja ģeneratora kontrollera izgatavošana ar savām rokām ir prestiža lieta.Bet, ņemot vērā elektronisko tehnoloģiju attīstības ātrumu, pašmontāžas nozīme bieži zaudē savu nozīmi. Turklāt lielākā daļa piedāvāto shēmu jau ir novecojušas.

Lētāk iznāk iegādāties gatavu preci, kas izgatavota profesionāli, ar kvalitatīvu uzstādīšanu, izmantojot modernas elektroniskās sastāvdaļas. Piemēram, vietnē Aliexpress varat iegādāties piemērotu ierīci par saprātīgu cenu.

Piedāvājumu klāsts Ķīnas mājaslapā ir iespaidīgs. Vēja ģeneratoru kontrolieri dažādiem jaudas līmeņiem tiek pārdoti par cenām, sākot no 1000 rubļiem. Pamatojoties uz šo summu, ierīces montāžas ziņā ar savām rokām spēle acīmredzami nav sveces vērta.

Piemēram, starp Ķīnas portāla priekšlikumiem ir 600 vatu vējdzirnavu modelis. Ierīce maksā 1070 rubļus. Piemērots lietošanai ar 12/24 voltu akumulatoriem, darba strāva līdz 30 A.

Diezgan pieklājīgs, Ķīnā ražots uzlādes kontrolieris, kas paredzēts 600 vatu vēja ģeneratoram. Šādu ierīci var pasūtīt no Ķīnas un saņemt pa pastu aptuveni pusotra mēneša laikā

Augstas kvalitātes jebkuriem laikapstākļiem paredzētais kontrollera korpuss ar izmēriem 100x90 mm ir aprīkots ar jaudīgu dzesēšanas radiatoru. Korpusa dizains atbilst aizsardzības klasei IP67. Ārējās temperatūras diapazons no –35 līdz +75ºС. Uz korpusa ir gaismas indikators par vēja ģeneratora stāvokļa režīmiem.

Jautājums, kāda jēga tērēt laiku un pūles vienkāršas konstrukcijas montāžai ar savām rokām, ja ir reāla iespēja iegādāties ko līdzīgu un tehniski nopietnu?

Nu, ja ar šo modeli nepietiek, ķīniešiem ir dažas patiešām foršas iespējas. Tādējādi starp jaunpienācējiem bija 2 kW modelis ar 96 voltu darba spriegumu.

Ķīniešu produkts no jauno preču saraksta. Nodrošina akumulatora uzlādes kontroli, strādājot kopā ar 2 kW vēja ģeneratoru. Pieņem ieejas spriegumu līdz 96 voltiem

Tiesa, šī kontroliera izmaksas jau ir piecas reizes dārgākas nekā iepriekšējā izstrāde. Bet atkal, ja salīdzina izmaksas, kas saistītas ar kaut ko līdzīgu ražošanu ar savām rokām, pirkums izskatās pēc racionāla lēmuma.

Vienīgais, kas mūs mulsina Ķīnas izstrādājumos, ir tas, ka tie mēdz pēkšņi pārstāt darboties visnepiemērotākajos gadījumos. Tāpēc iegādātā ierīce bieži vien ir jānoved līdz galam - dabiski, ar savām rokām. Bet tas ir daudz vienkāršāk un vienkāršāk, nekā pašam izgatavot vēja ģeneratora uzlādes kontrolieri no nulles.

Mājas izstrādājumu cienītājiem mūsu vietnē ir virkne rakstu, kas veltīti vēja ģeneratoru ražošanai:

1. Pašdarināts vēja ģenerators no automašīnas ģeneratora: vēja turbīnu montāžas tehnoloģija un kļūdu analīze
2. Kā ar savām rokām izveidot lāpstiņas vēja ģeneratoram: pašizveidotu vēja turbīnu lāpstiņu piemēri
3. Vēja ģenerators, ko dari pats no veļas mašīnas: instrukcijas vējdzirnavu montāžai
4. Kā aprēķināt vēja ģeneratoru: formulas + praktisks aprēķina piemērs

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Vēlme izgatavot aprīkojumu lietošanai mājās ar savām rokām dažreiz ir spēcīgāka par vienkāršāku risinājumu - lētas ierīces iegādi. Kas no tā iznāca, skatieties videoklipā:

Vērtējot elektronikas ražošanas perspektīvas patstāvīgi, neatkarīgi no tās mērķa, nākas saskarties ar domu, ka “mājas ražošanas” laikmets tuvojas beigām.

Tirgus ir pārsātināts ar gatavām elektroniskām ierīcēm un moduļu komponentiem gandrīz katram mājsaimniecības produktam.Amatieru elektronikas inženieriem tagad atliek tikai viena lieta - salikt mājas celtniecības komplektus.

Vai jums ir kas piebilstams, vai jums ir kādi jautājumi par vēja ģeneratora kontrolieru komplektēšanu un lietošanu? Jūs varat atstāt komentārus, uzdot jautājumus un pievienot fotoattēlus no saviem paštaisītajiem produktiem - saziņas forma atrodas apakšējā blokā.