Come realizzare un controller per un generatore eolico con le proprie mani: dispositivo, principio di funzionamento, schema di assemblaggio
La progettazione meccanica di un generatore eolico nella sua forma pura è solo una parte di un impianto eolico completo. Un sistema pienamente utilizzabile, oltre alla struttura meccanica, ha anche una serie di componenti elettronici.
Ad esempio, è necessario un controller per un generatore eolico, un dispositivo progettato funzionalmente per stabilizzare i parametri di carica della batteria durante il funzionamento della turbina eolica.
Scopriamo quali funzioni esegue il dispositivo e forniamo schemi per assemblare tu stesso il controller. Inoltre, delineeremo le caratteristiche del lavoro e l'opportunità di acquistare un'unità elettronica cinese per un mulino a vento.
Il contenuto dell'articolo:
Generatori eolici e regolatori di carica delle batterie
Se è del tutto possibile realizzare da soli un mulino a vento meccanico, è possibile realizzare da soli un controller per mulino a vento?
Per avere qualche idea sui controller dei generatori eolici e riprodurre con successo tali apparecchiature con le proprie mani, le informazioni di base su questi dispositivi non saranno superflue.
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 condizionatamente suddivisa in una serie di sottofunzioni.
Ad esempio, una funzionalità monitora la corrente di carica e la corrente di autoscarica. Un'altra funzionalità implementa azioni volte alla misurazione della temperatura e della pressione. Il terzo è responsabile della compensazione della differenza nei flussi di energia quando la batteria viene caricata contemporaneamente al consumo di corrente del carico.
I dispositivi prodotti industrialmente sono dotati di funzionalità complete. Ma lo stesso non si può dire dei progetti amatoriali. I dispositivi realizzati sulla base di semplici soluzioni circuitali a casa con le proprie mani sono controller tutt'altro che perfetti.
Tuttavia, funzionano e ti consentono di operare in modo abbastanza produttivo diversi tipi di generatori eolici. Di norma, i progetti fatti in casa implementano solo una funzione: protezione da sovratensione e scarica profonda.
Perché è indispensabile l'introduzione di un controller in un sistema di turbine eoliche?
Perché nella modalità di rifornimento energetico della batteria senza l'utilizzo di un controller, dovrebbero essere previste conseguenze spiacevoli:
- Degrado della struttura della batteria a causa di processi chimici incontrollati.
- Aumento incontrollato della pressione e la temperatura dell'elettrolito.
- Perdita delle proprietà di carica della batteria a causa della dimissione a lungo termine in corso.
Il regolatore di carica per un circuito di turbina eolica è solitamente realizzato sotto forma di un modulo elettronico separato. Questo modulo è rimovibile e rapidamente disconnesso. I dispositivi prodotti industrialmente sono necessariamente dotati di un'indicazione di modalità e stati: luminosi o trasmessi visivamente attraverso un display.
In pratica si possono utilizzare due tipi di dispositivi: quelli integrati direttamente nell'alloggiamento del generatore eolico e quelli collegati alla batteria.
Soluzioni circuitali per assemblaggio fai da te
Per tutto il tempo dall'apparizione del primo mulini a vento fatti in casa il numero di soluzioni di circuiti controller è aumentato molte volte. Molti progetti di circuiti sono lungi dall'essere perfetti, ma ci sono alcune opzioni a cui dovresti prestare attenzione.
Per l'uso domestico, ovviamente, sono rilevanti schemi semplici che richiedono pochi investimenti finanziari, sono efficaci e affidabili.
Sulla base di questi requisiti, è possibile iniziare con un controller per un generatore eolico, creato sulla base dei regolatori dei relè per auto. Il circuito utilizza sia relè con contatto di controllo negativo che relè con contatto di controllo positivo.
Questa opzione attrae con un numero limitato di parti e un'installazione semplice. Hai solo bisogno di un relè, un transistor di potenza (effetto di campo), un resistore.
Il circuito è chiamato "zavorra", poiché utilizza un carico aggiuntivo sotto forma di una normale lampadina a incandescenza. Pertanto, l'elenco delle parti verrà riempito con un altro elemento: una lampada.
Viene utilizzata una lampada per autoveicoli da 12 volt (o più lampade), a seconda della potenza del sistema. È anche consentito utilizzare un diverso tipo di resistenza di carico al posto di questo elemento: un potente resistore, un riscaldatore elettrico, un ventilatore, ecc.
Funzionamento del circuito "zavorra" con un segno negativo
L'azione di un relè-regolatore per automobili è direttamente correlata al livello di carica della batteria. Se la tensione ai terminali della batteria supera i 14,2 volt, il relè si attiva e apre il circuito negativo del transistor di potenza.
A sua volta, sul transistor si apre una transizione che collega la 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 diminuisce, il processo è invertito. Ciò garantisce il mantenimento di un livello di tensione della batteria stabile.
Come funziona un circuito "zavorra" con un plus?
Una versione leggermente modernizzata del regolatore di carica "zavorra" per un mulino a vento è il secondo circuito su un regolatore a relè con un contatto di controllo positivo. Ad esempio, sono adatti i relè delle auto VAZ.
La differenza rispetto al circuito precedente è l'utilizzo di un relè a stato solido, ad esempio GTH6048ZA2 per una corrente di 60 A invece di un transistor. I vantaggi sono evidenti: il circuito appare ancora più semplice e allo stesso tempo ha maggiore affidabilità ed efficienza.
La particolarità di questa semplice soluzione è la diretta collegamento ai terminali batteria del generatore eolico. Anche i conduttori del regolatore di carica sono “piantati” direttamente sui contatti della batteria.
In realtà, entrambe queste parti dello schema non sono in alcun modo collegate tra loro.La tensione dal generatore eolico viene fornita costantemente alla batteria. Quando la tensione ai terminali della batteria raggiunge 14,2 W, il relè a stato solido collega il carico per ripristinarlo. In questo modo 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 progettato per una corrente fino a 60 A. Ad esempio, un riscaldatore tubolare elettrico.
Ciò che è importante in questo circuito è anche che l'azione del relè a stato solido è caratterizzata da un'ampiezza gradualmente crescente. In sostanza, l'effetto di un controller PWM prodotto professionalmente è evidente.
Una versione complicata del circuito del controller
Se la versione precedente della struttura circuitale del regolatore di carica della batteria somigliava solo a un dispositivo PWM (modulazione di larghezza di impulso), qui questo principio viene implementato in modo specifico.
Questo circuito di controllo per un mulino a vento con un generatore trifase presenta alcune difficoltà, poiché prevede l'uso di microcircuiti, in particolare amplificatori operazionali su transistor ad effetto di campo come parte dell'assemblaggio TL084.
Tuttavia, sul circuito stampato tutto non sembra così complicato come su un pezzo di carta.
Come nelle soluzioni precedenti, come elemento di commutazione per il carico di zavorra viene utilizzato un relè. Il relè è progettato per funzionare con una batteria da 12 volt, ma se lo desideri puoi scegliere un modello da 24 watt.
Il resistore di zavorra è realizzato sotto forma di una potente resistenza (avvolgimento su ceramica al nicromo).Per regolare l'intervallo di tensione operativa (11,5-18 W), il circuito utilizza resistori variabili inclusi nel circuito di controllo del gruppo microelettronico TL084.
Questo controller di carica della batteria del mulino a vento funziona come segue. La corrente trifase ricevuta dal generatore eolico viene raddrizzata da diodi di potenza.
All'uscita del ponte a diodi viene generata una tensione costante, che viene fornita all'ingresso del circuito tramite contatti relè, un diodo aggiuntivo, una batteria, quindi allo stabilizzatore integrato nel circuito (78L08) e all'ingresso del assemblaggio TL084.
Il momento in cui il trigger passa a uno degli stati è determinato dai valori dei resistori variabili (Low V e High V) delle soglie di tensione inferiore e superiore.
Finché ai terminali della batteria è presente una tensione che non supera i 14,2 volt (conforme all'impostazione R High V), viene eseguita la ricarica. Non appena i valori cambiano verso l'alto, l'amplificatore operazionale TL084 fornisce un segnale alla base del transistor, che controlla il relè.
Il relè è attivato, il circuito di alimentazione del circuito è interrotto e in cortocircuito con la resistenza di zavorra. Il ripristino del reattore avviene finché la batteria non è scarica, vicino al valore di impostazione del resistore variabile Low V.
Una volta raggiunto questo valore, il secondo amplificatore operazionale TL084 commuta il circuito nello stato inverso. Ecco come funziona il controller.
Alternativa elettronica cinese
Realizzare un controller per un generatore eolico con le proprie mani è una questione prestigiosa.Ma data la velocità di sviluppo delle tecnologie elettroniche, il significato di autoassemblaggio spesso perde la sua rilevanza. Inoltre, la maggior parte dei regimi proposti sono già obsoleti.
Risulta più economico acquistare un prodotto già pronto, realizzato professionalmente, con un'installazione di alta qualità, utilizzando componenti elettronici moderni. Ad esempio, puoi acquistare un dispositivo adatto a un costo ragionevole su Aliexpress.
La gamma di offerte sul sito cinese è impressionante. I controller per generatori eolici di vari livelli di potenza sono venduti a prezzi a partire da 1000 rubli. Sulla base di questo importo, in termini di assemblaggio del dispositivo con le proprie mani, il gioco chiaramente non vale la candela.
Ad esempio, tra le proposte del portale cinese c'è un modello per un mulino a vento da 600 watt. Il dispositivo costa 1070 rubli. Adatto per l'uso con batterie da 12/24 volt, corrente di funzionamento fino a 30 A.
L'alloggiamento del controller per tutte le stagioni di alta qualità da 100x90 mm è dotato di un potente radiatore di raffreddamento. Il design dell'alloggiamento è conforme alla classe di protezione IP67. Intervallo di temperatura esterna da – 35 a +75ºС. Sulla custodia è presente un'indicazione luminosa delle modalità di stato del generatore eolico.
La domanda è: che senso ha dedicare tempo e fatica ad assemblare una struttura semplice con le proprie mani, se esiste una reale opportunità di acquistare qualcosa di simile e tecnicamente serio?
Ebbene, se questo modello non bastasse, i cinesi hanno delle opzioni davvero interessanti. Così tra i nuovi arrivati c'era un modello da 2 kW con tensione di esercizio di 96 volt.
È vero, il costo di questo controller è già cinque volte più alto rispetto allo sviluppo precedente. Ma ancora una volta, se confrontiamo i costi di produzione di qualcosa di simile con le nostre mani, l'acquisto sembra una decisione razionale.
L’unica cosa che ci confonde sui prodotti cinesi è che tendono a smettere improvvisamente di funzionare nei casi più inopportuni. Pertanto, il dispositivo acquistato spesso deve essere realizzato, naturalmente, con le proprie mani. Ma questo è molto più facile e semplice che creare da zero un controller di carica per un generatore eolico.
Per gli amanti dei prodotti fatti in casa, il nostro sito presenta una serie di articoli dedicati alla produzione di generatori eolici:
- Generatore eolico fai-da-te da un generatore per auto: tecnologia di assemblaggio di turbine eoliche e analisi degli errori
- Come costruire le pale per un generatore eolico con le proprie mani: esempi di pale eoliche autoprodotte
- Generatore eolico fai-da-te da una lavatrice: istruzioni per assemblare un mulino a vento
- Come calcolare un generatore eolico: formule + esempio pratico di calcolo
Conclusioni e video utile sull'argomento
Il desiderio di realizzare attrezzature per uso domestico con le proprie mani a volte è più forte della soluzione più semplice: acquistare un dispositivo economico. Guarda cosa ne è venuto fuori nel video:
Valutando da soli le prospettive della produzione elettronica, indipendentemente dal suo scopo, dobbiamo affrontare l'idea che l'era del “fatto in casa” sta volgendo al termine.
Il mercato è saturo di dispositivi elettronici già pronti e componenti modulari per quasi tutti i prodotti domestici.Agli ingegneri elettronici dilettanti ora resta solo una cosa da fare: assemblare i kit per la costruzione della casa.
Hai qualcosa da aggiungere o hai domande sull'assemblaggio e l'utilizzo dei controller per un generatore eolico? Puoi lasciare commenti, porre domande e aggiungere foto dei tuoi prodotti fatti in casa: il modulo di contatto si trova nel blocco inferiore.
Il diagramma mostrato ha abbastanza successo (affidabile e le parti costano pochi centesimi). Ma per quanto riguarda un'opzione più complessa, farò un'aggiunta: cerca su Google il controller sulla piattaforma Arduino. È possibile cambiare non solo le modalità di ricarica della batteria, ma anche l'alimentazione dell'oggetto stesso. Non è difficile capire questa piattaforma, infatti è lo stesso set di costruzioni per bambini (la scheda tecnica è disponibile al pubblico). E, molto probabilmente, questo sistema cinese da 10mila è realizzato secondo lo stesso principio.
Ho rivisto il tuo schema per assemblare il controller. Ma è mostrato molto piccolo. Se ci fosse l’opportunità di mostrarlo su scala più ampia, proverei a farlo da solo. Sono un po' preoccupato per la possibilità di utilizzare una batteria da 24 volt. Forse è comunque meglio non correre rischi, ma utilizzare una batteria da 12 volt per evitare guasti.
Buongiorno a te. Ottimo articolo, utile. Ma dimmi, ho un controller per pannelli solari, posso usarlo su un mulino a vento? Grazie
Buon pomeriggio, amico Persha, schema elettrico del controller per il parabrezza con una ruota motrice a 48 qui