Механическая компоновка ветроустановки — лишь один элемент полной системы производства энергии ветром. Работоспособная установка дополнена электронными компонентами помимо механической части.
Для ветрогенератора требуется контроллер, устройство, регулирующее параметры зарядки аккумулятора во время работы ветряной установки.
Рассмотрим назначение устройства и покажем чертежи сборки контроллера самостоятельно. Также выясним нюансы функционирования и оправданность приобретения китайского электрического прибора для ветроэнергетической установки.
Ветрогенераторы и контроллеры заряда АКБ
Можно ли построить самостоятельно не только ветряную турбину, но и контроллер для неё?
Для понимания работы контроллеров ветрогенераторов и успешного самостоятельного изготовления такой техники нужно знать основы их устройства.
Контроллер ограничивает напряжение при его избытке, а в случае снижения переводит систему на АБК.
Контроллер для работы с аккумуляторами предназначен прежде всего для управления зарядкой.
Функционал отслеживает ток заряда и ток саморазряда. Другой функционал предназначен для измерения температуры и давления. Третий функционал компенсирует разницу энергетических потоков при одновременном потреблении тока нагрузкой и зарядке АКБ.
Промышленные приборы обладают полным функционалом, а вот самодельные устройства этого не могут сказать. Контроллеры, собранные по упрощенным схемам в домашних условиях, далеки от совершенных образцов.
Тем не менее, трудно назвать их работу бесполезной. разные виды ветрогенераторовПо большей части, в сделанных своими руками устройствах предусмотрена лишь одна функция – предохранение от чрезмерного напряжения и полной разрядки.
Зачем нужен контроллер в системе ветряной турбины?
В режиме энергетической подпитки аккумулятора без контроллера могут возникнуть нежелательные ситуации.
- Деградацию структуры аккумулятора по причине неконтролируемых химических процессов.
- Неконтролируемый рост давления и температуры электролита.
- Утрату аккумулятором свойств подзарядки В связи с длительным прекращением работы.
Контроллер заряда ветрогенераторной установки обычно представляет собой съемный электронный модуль, который можно быстро отключить. Промышленные приборы оснащены индикацией режимов и состояний, которая может быть световой или отображаться на дисплее.
В практике эксплуатации применяются устройства двух типов: встроенные в корпус ветряной установки и подключенные к аккумулятору.
Проекты по самопостроению
За всё время с момента появления первых самодельных ветряков Число проектных решений контроллеров значительно возросло. Некоторые разработки требуют доработки, однако существуют проекты, заслуживающие внимания.
Для домашнего использования важны простые схемы, которые стоят недорого, работают эффективно и надежно.
Изучая эти требования, можно начать с контроллера для ветрогенератора, построенного на базе реле-регуляторов из автомобилей. В схеме могут использоваться как реле с минусовым, так и реле с плюсовым управляющим контактом.
Этот вариант простой в исполнении благодаря минимальному количеству деталей и простому монтажу. Для работы потребуется только одно реле, один полевой транзистор и один резистор.
Схема называется «балластной», потому что для работы использует дополнительный элемент — обычную лампу накаливания.
В системе можно использовать автолампу (или несколько ламп) на напряжение 12 вольт, в зависимости от мощности. В качестве альтернативы допустимо применять сопротивление разного типа: большой резистор, электронагреватель, вентилятор и так далее.
Работа «балластной» схемы с минусом
Работа автомобильного реле-регулятора зависит от уровня заряда аккумуляторной батареи. При превышении напряжения на клеммах АКБ 14.2 вольта реле активируется и прерывает минусовую цепь силового транзистора.
Открытие перехода на транзисторе подключает лампу прямого накала к аккумулятору, сбрасывая зарядный ток через нить накаливания. При снижении напряжения на клеммах аккумулятора происходит обратный процесс, поддерживая стабильный уровень напряжения батареи.
Как действует «балластная» схема с плюсом
Усовершенствованный вариант контроллера заряда для ветряной электростанции представлен второй схемой, которая использует реле-регулятор с положительным управляющим контактом. К примеру, можно использовать реле от автомобилей марки «ВАЗ».
В отличие от предшествующего варианта, здесь используется твердотельное реле, например, GTH6048ZA2 на ток 60A, вместо транзистора. Такое решение упрощает схему и повышает её надёжность и эффективность.
Характерной чертой этого легкого решения является непосредственность. подключение на клеммы Провода контроллера заряда подсоединены к контактам аккумулятора, который питает генератор ветряка.
Обе части схемы не связаны между собой. Напряжение от ветрогенератора поступает на аккумулятор постоянно. При напряжении на клеммах аккумулятора 14,2 Вт реле подключает нагрузку для сброса напряжения. Этим защищается аккумулятор от перезаряда.
В качестве балластной нагрузки могут применяться не только лампы накаливания. Можно подключить любые другие устройства, работающие с током до 60 ампер. К примеру, электрический трубчатый нагреватель.
В схеме существенен факт плавного нарастания амплитуды действия твердотельного реле, что свидетельствует о профессиональном уровне изготовления ШИМ-контроллера.
Усложнённый вариант схемы контроллера
В этом варианте схемы решения задачи зарядки аккумулятора принцип ШИМ применяется непосредственно.
Схема данного контроллера для ветряной турбины с трёхфазным генератором обладает определенными трудностями из-за применения микросхем, таких как операционные усилители на полевых транзисторах, включенные в состав TL084.
На монтажной плате всё проще, чем на чертеже.
Как и в прошлых решениях, коммутационный элемент для подключения к нагрузке – реле. Реле предназначено для работы с 12-вольтовым источником питания, однако доступны модели и на 24 В.
Балластный резистор выполнен в виде мощного сопротивления (нихром намотан на керамике). Для регулировки рабочего диапазона напряжений (11,5-18 Вт) применяются переменные резисторы, включенные в цепь управления микроэлектронной сборкой TL084.
Контроллер заряда аккумулятора ветряной установки функционирует следующим образом. Полученный от ветрогенератора трёхфазный ток выпрямляется силовыми диодами.
На выходе диодного моста появляется постоянное напряжение, поступающее на вход схемы через контакты реле, дополнительный диод, аккумулятор и далее на внутрисхемный стабилизатор (78L08) а также на вход сборки TL084.
Переход триггера в одно из состояний происходит при достижении значениями переменных резисторов (низкий В и высокий В) пороговых напряжений.
Зарядка продолжается до тех пор, пока напряжение на клеммах аккумуляторной батареи не превысит 14.2 вольта (соответствующее значению настройки R High V). При увеличении значения операционный усилитель TL084 подаёт сигнал на базу транзистора, управляющего реле.
При активации реле электрическая цепь схемы прерывается и подключается к балластному резистору. Данный сброс продолжается до разрядки аккумулятора, которая приближается к настройке переменного резистора Low V.
По достижении заданного значения второй операционный усилитель TL084 схемы переводит её в противоположное состояние. Таков принцип работы контроллера.
Китайская электронная альтернатива
Изготовление контроллера ветротурбины собственными руками может считаться почетным занятием. Однако, с учетом быстрого развития электронных технологий, смысл самостоятельной сборки часто теряет свою актуальность. Кроме того, большая часть предлагаемых схем уже устарела.
Купить готовое изделие от профессионалов с качественным монтажом на современной технике выходит дешевле. В качестве примера можно привести Алиэкспресс с его предложениями по приемлемым ценам.
Китайский сайт предлагает широкий выбор товаров. Контроллеры для ветрогенераторов разной мощности можно купить от 1000 рублей. С учётом такой цены самостоятельное изготовление установки может оказаться невыгодным.
На китайском сайте представлена модель ветряной установки мощностью 600 ватт. Стоимость устройства — 1070 рублей. Оно совместимо с аккумуляторами напряжением 12/24 вольта и может работать в режиме рабочего тока до 30 ампер.
Корпус контроллера, размером 100х90 мм, изготавливается в качестве всепогодного варианта и оснащен эффективным радиатором охлаждения. Класс защиты корпуса соответствует IP67. Рабочая температура варьируется от – 35 до +75ºС. Индикация режимов ветрогенератора вынесена на корпус.
Зачем тратить время и усилия на постройку простой конструкции, если можно приобрести более совершенную модель?
Если мощности данной модели мало, то китайцы предлагают более мощные варианты. Например, появилась модель мощностью 2 киловатта при напряжении 96 вольт.
Цена этого контроллера в пять раз выше, чем у предыдущей модели. Тем не менее, при сравнении стоимости самостоятельного изготовления такого устройства покупка кажется разумной.
Единственное, что смущает в китайских товарах – их свойство неожиданно переставать работать в самых неподходящих случаях. Поэтому купленное устройство часто приходится доводить до ума – естественно, собственными руками. Но это значительно легче и проще, чем делать контроллер заряда ветрогенератора своими руками с нуля.
Поклонникам ручного труда на нашем сайте доступна серия статей о создании ветряных электростанций.
- Изготовление ветрогенератора из автогенератора: пошаговое руководство и устранение распространенных ошибок
- Изготовление лопастей для ветрогенератора своими руками.
- Самостоятельное изготовление ветрогенератора из бытовой стиральной машины: руководство по сборке устройства.
- Как рассчитать мощность ветроэлектростанции: формулы и пример расчёта
Выводы и полезное видео по теме
Иногда собственное создание оборудования для дома оказывается привлекательнее простой покупки недорогих приборов.
Создание электроники своими руками вне зависимости от цели может означать приближение конца эры «самодельщиков».
Рынок заполнен готовыми электронными приборами и модулями для любых бытовых вещей. Этому электро tinkering остается лишь одно занятие — собирать домашние конструкции.
Хотите внести какие-либо изменения или у вас появились вопросы о сборке и использовании контроллеров для ветряной электростанции? Оставьте комментарий, задайте вопрос и добавьте фото своих изделий — форма для связи расположена внизу страницы.