Cum să construiți un controler pentru o turbină eoliană: structură, principiu de funcționare, schemă de asamblare

Construcția mecanică a generatorului eolian, în forma sa pură, reprezintă doar o parte a unei instalații eoliene complete. Un sistem complet funcțional, pe lângă construcția mecanică, include și o serie de componente electronice.

Astfel, de exemplu, este absolut necesar un controller pentru generatorul eolian – un dispozitiv conceput funcțional pentru a stabiliza parametrii de încărcare a bateriei pe durata funcționării turbinei eoliene.

Vom analiza ce funcții îndeplinește dispozitivul și vom prezenta schemele de asamblare a controllerului, pe care le puteți realiza singuri. În plus, vom sublinia particularitățile de funcționare și oportunitatea achiziționării unui ansamblu electronic chinezesc pentru turbina eoliană.

Generatoare eoliene și controlere de încărcare a acumulatorului

Dacă turbina eoliană mecanică poate fi construită independent, este posibil să fabricați singuri și controllerul turbinei eoliene?

Pentru a vă face o idee despre controlerele generatoarelor eoliene și pentru a realiza cu suces astfel de dispozitive de unul singur, informațiile de bază despre aceste aparate vă vor fi utile.

Controlerul care deservește bateriile de acumulatori este conceput, în primul rând, pentru a gestiona procesul de încărcare a acestora. Aceasta este funcția sa principală, însă ea poate fi divizată convențional într-o serie întreagă de subfuncții.

De exemplu, o funcție monitorizează curentul de încărcare și cel de autodescărcare. O altă funcție realizează acțiuni menite să măsoare temperatura și presiunea. A treia se ocupă de compensarea diferenței fluxurilor de energie, atunci când încărcarea acumulatorilor se produce simultan cu consumul de curent de către consumatori.

Controler de încărcare a bateriei de acumulatori pentru un generator eolian de putere mică. Monitorizarea unor parametri ai sistemului se face prin intermediul unui ecran LCD integrat în construcție

Aparatele produse industrial sunt dotate cu un set complet de funcții. În ceea ce privește construcțiile de amatori, nu se poate spune același lucru. Dispozitivele realizate în condiții casnice, pe baza unor scheme simple, reprezintă controlere departe de modelele perfecționate.

Cu toate acestea, ele funcționează și permit exploatarea diferitelor tipuri de generatoare eoliene într-un mod destul de productiv. De regulă, în construcțiile artizanale este implementată doar o singură funcție – protecția împotriva supratensiunii și a descărcării profunde.

Una dintre numeroasele variante de controlere pentru turbine eoliene, realizate manual. Astfel de construcții se caracterizează prin soluții tehnice simple și o execuție foarte simplă a montajului.

De ce este obligatorie integrarea controlerului în sistemul turbinei eoliene?

Deoarece în regimul de alimentare cu energie a bateriei fără utilizarea controlerului, se pot aștepta consecințe neplăcute:

1. Degradarea structurii acumulatorului din cauza proceselor chimice necontrolate.
2. Creșterea necontrolată a presiunii și a temperaturii electrolitului.
3. Pierderea de către acumulator a capacității de reîncărcare din cauza unei descărcări de lungă durată.

Controlerul de încărcare pentru schema instalației eoliene este realizat, de regulă, sub forma unui modul electronic separat. Acest modul este detașabil și se deconectează rapid. Aparatele fabricate industrial sunt în mod obligatoriu echipate cu indicarea modurilor și stărilor – luminoasă sau transmisă vizual prin intermediul unui afișaj.

În practică, pot fi utilizate două tipuri de dispozitive – cele încorporate direct în carcasa generatorului eolian și cele conectate la bateria acumulatorului.

Soluții schematice pentru asamblare proprie

De-a lungul timpului de la apariția primelor turbine eoliene artizanale, numărul soluțiilor schematice ale controlerelor a crescut de multe ori. Multe dintre dezvoltările schematice sunt departe de a fi perfecte, dar există și variante cărora merită să le acordați atenție.

Pentru uz casnic, desigur, sunt relevante schemele simple, care necesită investiții financiare mici, eficiente și fiabile.

Plecând de la aceste cerințe, se poate începe cu un controler pentru generator eolian, creat pe baza releelor-regulatoare auto. În schemă pot fi utilizate atât relee cu contact de comandă negativ, cât și relee cu contact de comandă pozitiv.

Această variantă atrage printr-un număr mic de componente și o montare foarte simplă. Va fi necesar un singur releu, un tranzistor de putere (cu efect de câmp) și un rezistor.

Schemă a controlerului, desenată manual de un anumit electronist. Aici totul este simplu și clar, fără cuvinte în plus. De fapt, la fel ca și în tehnologia soluției în sine. Minim de componente – maxim de economii (+)

Schema poartă denumirea de «balast», deoarece în ea este utilizată o sarcină suplimentară sub forma unui bec incandescent obișnuit. Astfel, lista componentelor se va completa cu încă un element – becul.

Se folosește o lampă auto (sau mai multe lămpi) de 12 volți, în funcție de puterea sistemului. De asemenea, în locul acestui element, se poate utiliza o rezistență de sarcină de alt tip: un rezistor puternic, un încălzitor electric, un ventilator etc.

Funcționarea schemei "balast" cu minus

Acțiunea releului-regulator auto este direct legată de nivelul de încărcare a bateriei acumulatorului. Dacă tensiunea la bornele bateriei crește peste 14,2 volți, releul se declanșează și deschide circuitul negativ al tranzistorului de putere.

La rândul său, pe tranzistor se deschide o joncțiune, care conectează lampa cu incandescență directă la acumulator. Ca rezultat, curentul de încărcare este descărcat prin filamentul lămpii cu incandescență. La scăderea tensiunii la bornele bateriei – procesul invers. Astfel se realizează menținerea unui nivel stabil al tensiunii bateriei.

Cum funcționează schema "balast" cu plus

O variantă ușor modernizată a controllerului de încărcare „balast” pentru turbina eoliană este a doua schemă pe un releu-regulator cu contact de comandă pozitiv. De exemplu, sunt potrivite releele de la automobilele marca „VAZ”.

Diferența față de schema anterioară este utilizarea unui releu în stare solidă, de exemplu, GTH6048ZA2 pentru un curent de 60 A în locul tranzistorului. Avantajele sunt evidente: schema arată și mai simplă și, în același timp, are o fiabilitate și eficiență mai mari.

Încă o soluție simplă de schemă pentru asamblarea controllerului de încărcare a bateriei generatorului eolian. Eficiența și fiabilitatea schemei sunt îmbunătățite prin utilizarea unui releu în stare solidă (+)

Particularitatea acestei soluții simple este directă conectarea la bornele acumulatorului generatorului eolian. Conductoarele controllerului de încărcare sunt, de asemenea, „așezate” direct pe contactele acumulatorului.

De fapt, ambele părți ale schemei nu sunt deloc legate între ele. Tensiunea de la generatorul eolian este aplicată bateriei în mod constant. Când tensiunea la bornele bateriei atinge valoarea de 14,2 V, releul în stare solidă conectează sarcina pentru descărcare. Astfel, acumulatorul este protejat de dispozitiv împotriva supraîncărcării.

Aici, sarcina de balast poate fi nu doar o lampă cu incandescență. Este perfect posibil să conectați orice alt dispozitiv proiectat pentru un curent de până la 60 A. De exemplu, un încălzitor electric tubular.

Ce mai este important în această schemă – acțiunea releului în stare solidă se caracterizează printr-o amplitudine în creștere treptată. De fapt, avem efectul unui controller PWM fabricat profesional.

Varianta complexă a schemei controllerului

Dacă varianta anterioară a soluției de schemă a controllerului de încărcare a bateriei doar amintește de un dispozitiv PWM (modulație pe lățime a impulsurilor), aici acest principiu este implementat concret.

Această schemă a controllerului pentru turbina eoliană cu generator trifazat prezintă unele complexități, deoarece implică utilizarea de circuite integrate – în special, amplificatoare operaționale pe tranzistori cu efect de câmp în componența ansamblului TL084.

Cu toate acestea, pe placa de montaj totul nu pare atât de complicat ca pe o foaie de hârtie.

Soluție de circuit pentru asamblarea controlerului de către dumneavoastră, care utilizează microansamblul TL084. Principiul de funcționare este, de asemenea, bazat pe utilizarea unui releu pentru comutarea modurilor, dar există posibilitatea de a regla punctele de tăiere (+).

La fel ca în soluțiile anterioare, se folosește un releu ca element de comutare pentru sarcina de balast. Releul este proiectat pentru a funcționa cu un acumulator de 12 volți, dar, dacă doriți, puteți alege un model de 24 W.

Rezistorul de balast este realizat sub formă de o rezistență puternică (înfășurare pe ceramică nicromată). Pentru reglarea intervalului de tensiuni de lucru (11,5-18 V) în circuit se utilizează rezistențe variabile incluse în circuitul de comandă al ansamblului microelectronic TL084.

Un astfel de controler de încărcare a acumulatorului eolienei funcționează în felul următor. Curentul trifazat obținut de la generatorul eolian este redresat de diode de putere.

La ieșirea podului de diode se formează o tensiune continuă, care este aplicată la intrarea circuitului prin contactele releului, o diodă suplimentară, acumulator și mai departe la stabilizatorul intern (78L08) și la intrarea ansamblului TL084.

Momentul de comutare a triggerului într-una dintre stări este determinat de valorile rezistențelor variabile (Low V și High V) ale pragurilor inferior și superior de tensiune.

Atâta timp cât la bornele bateriei de acumulatoare este prezentă o tensiune care nu depășește 14,2 volți (corespunzând valorii setate R High V), se realizează încărcarea. De îndată ce valorile se modifică în sensul creșterii, amplificatorul operațional TL084 trimite un semnal la baza tranzistorului care comandă releul.

Produs realizat manual conform schemei cu microansamblul TL084. Totul este extrem de simplu, chiar și în locul unei plăci de circuit imprimat de calitate s-a ales o placă pentru montaj suspendat. Astfel de momente sunt întotdeauna plăcute la construcțiile de casă.

Releul se declanșează, circuitul de alimentare al schemei se întrerupe și se conectează la rezistorul de balast. Resetarea prin balast are loc până când acumulatorul se descarcă aproape de valoarea setată a rezistenței variabile Low V.

De îndată ce această valoare este atinsă, cel de-al doilea amplificator operațional TL084 comută circuitul în starea opusă. Astfel funcționează controlerul.

Alternativa electronică chinezescă

Realizarea unui controler pentru generator eolian de către dumneavoastră este o chestiune de prestigiu. Dar având în vedere viteza de dezvoltare a tehnologiilor electronice, de multe ori sensul asamblării proprii își pierde actualitatea. Mai mult, majoritatea schemelor propuse sunt deja învechite moral.

Este mai ieftin să cumpărați un produs deja gata făcut, realizat profesional, cu o calitate înaltă a montajului, pe componente electronice moderne. De exemplu, puteți achiziționa un dispozitiv potrivit la un preț rezonabil pe Aliexpress.

Gama de oferte de pe site-ul chinezesc este impresionantă. Controlerele pentru generatoare eoliene pentru diferite niveluri de putere se vând de la 50 lei. Dacă pornim de la această sumă, în ceea ce privește asamblarea aparatului de mână proprie, jocul clar nu merită efortul.

De exemplu, printre ofertele portalului chinezesc există un model pentru o turbină eoliană de 600 de wați. Dispozitivul în valoare de 53,5 lei este potrivit pentru funcționarea cu acumulatoare de 12/24 volți, în modul de curent de lucru de până la 30 A.

Un controler de încărcare de calitate acceptabilă, proiectat pentru un generator eolian de 600 de wați, în execuție chinezească. Un astfel de dispozitiv poate fi comandat din China și primit prin poștă în aproximativ o lună, o lună și jumătate.

Carcasa de calitate, rezistentă la intemperii, a controlerului, cu dimensiunile de 100x90 mm, este echipată cu un radiator de răcire puternic. Execuția carcasei corespunde clasei de protecție IP67. Intervalul de temperatură externă este de la –35 la +75 °C. Pe carcasă este prevăzută o indicație luminoasă a modurilor de stare ale generatorului eolian.

Vă întrebați, ce rost are să pierdeți timp și efort pentru a asambla o construcție simplă de mână proprie, dacă există o posibilitate reală de a cumpăra ceva similar și tehnic serios?

Ei bine, dacă acest model nu este suficient, chinezii au variante cu adevărat 'tari'. Astfel, printre noile intrări s-a remarcat un model cu o putere de 2 kW și o tensiune de lucru de 96 de volți.

Produs chinezesc din lista noilor sosiri. Asigură controlul încărcării bateriilor, lucrând împreună cu un generator eolian de 2 kW. Acceptă la intrare o tensiune de până la 96 de volți.

Este adevărat, costul acestui controler este de cinci ori mai mare decât al dezvoltării anterioare. Dar, din nou, dacă comparăm costurile de producție a ceva similar prin propriile mâini, achiziția pare o decizie rațională.

Singurul lucru care neliniștește la produsele chinezești este că au obiceiul de a se opri brusc în cele mai nepotrivite momente. De aceea, dispozitivul cumpărat trebuie adesea perfecționat – bineînțeles, cu propriile mâini. Dar acest lucru este mult mai ușor și mai simplu decât să faceți un controler de încărcare pentru generator eolian de la zero cu propriile mâini.

Pentru pasionații de lucru manual, pe site-ul nostru există o serie de articole dedicate fabricării generatoarelor eoliene:

1. Generator eolian dintr-un generator de automobil: tehnologie de asamblare și analiza greșelilor
2. Cum să confecționați pale pentru o turbină eoliană cu propriile mâini: exemple de fabricare artizanală a palelor pentru eoliene
3. Turbină eoliană DIY dintr-o mașină de spălat: instrucțiuni de asamblare a eolienei
4. Cum să efectuați calculul unei turbine eoliene: formule + exemplu practic de calcul

Concluzii și material video util pe această temă

Dorința de a realiza echipamente de uz casnic cu propriile mâini este uneori mai puternică decât o soluție mai simplă – achiziționarea unui dispozitiv ieftin. Ce a ieșit din aceasta, urmăriți în videoclip:

Evaluând perspectivele fabricării electronicei pe cont propriu, indiferent de destinația acesteia, trebuie să ne confruntăm cu gândul că epoca «meșterilor» se încheie.

Piața este suprasaturată de dispozitive electronice gata făcute și componente modulare pentru aproape fiecare produs de uz casnic. Electroniștilor amatori le rămâne acum o singură ocupație – să se ocupe de asamblarea kiturilor de construcție pentru acasă.

Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări despre asamblarea și utilizarea controlerelor pentru generatoare eoliene? Puteți lăsa comentarii, adresa întrebări și adăuga fotografii cu propriile lucrări – formularul de contact se află în blocul de jos.