Kako izdelati krmilnik za vetrogenerator z lastnimi rokami: zgradba, princip delovanja, shema sestavljanja

Mehanska konstrukcija vetrnega generatorja v svoji čisti obliki predstavlja le del popolne vetrne energetske naprave. Popolnoma uporaben sistem ima poleg mehanske konstrukcije tudi vrsto elektronskih sklopov.

Tako je na primer obvezno potreben krmilnik za vetrni generator – naprava, funkcionalno namenjena stabilizaciji parametrov polnjenja akumulatorja med delovanjem vetrnice.

Poglejmo, katere funkcije opravlja naprava, in navedimo sheme za samostojno sestavljanje krmilnika. Poleg tega bomo označili posebnosti delovanja in smiselnost nakupa kitajskega elektronskega agregata za vetrnico.

Vetrni generatorji in krmilniki polnjenja akumulatorjev

Če je mogoče mehansko vetrnico povsem izdelati samostojno, ali je mogoče sami izdelati tudi krmilnik za vetrnico?

Da bi imeli vsaj nekaj predstave o krmilnikih vetrnih generatorjev in uspešno reproducirali takšno tehniko sami, bodo prav prišla osnovna znanja o teh napravah.

Kontroler, ki oskrbuje akumulatorske baterije, je namenjen predvsem upravljanju postopka polnjenja akumulatorske baterije. To je njegova glavna funkcija, vendar jo je pogojno treba razdeliti še na celo vrsto podfunkcij.

Na primer, ena funkcija spremlja polnilni tok in samopraznilni tok. Druga funkcija izvaja dejanja, usmerjena v merjenje temperature in tlaka. Tretja skrbi za kompenzacijo razlike energetskih tokov, ko se hkrati s porabo toka obremenitve izvaja polnjenje akumulatorske baterije.

Kontroler polnjenja akumulatorske baterije za vetrni generator majhne moči. Nadzor nekaterih parametrov sistema se izvaja preko vgrajenega LCD-zaslona v konstrukcijo.

Industrijsko izdelani instrumenti so opremljeni s polno funkcionalnostjo. Tega pa ne moremo reči za ljubiteljske konstrukcije. Naprave, izdelane na podlagi najpreprostejših shematskih rešitev v domačih pogojih z lastnimi rokami, so kontrolerji daleč od popolnih modelov.

Kljub temu delujejo in dovolj produktivno omogočajo uporabo različnih vrst vetrnih generatorjev. Praviloma je v domačih konstrukcijah izvedena le ena funkcija – zaščita pred prenapetostjo in pred globoko izpraznitvijo.

Ena izmed številnih variacij kontrolerjev za vetrnice, izdelanih z lastnimi rokami. Take konstrukcije se odlikujejo po preprostih tehničnih rešitvah in najpreprostejši izvedbi namestitve.

Zakaj je vključitev kontrolerja v sistem vetrnice obvezna?

Ker je v načinu energetskega napajanja akumulatorske baterije brez uporabe kontrolerja pričakovati neprijetne posledice:

1. Degradacijo strukture akumulatorja zaradi nenadzorovanih kemičnih procesov.
2. Nenadzorovano naraščanje tlaka in temperature elektrolita.
3. Izgubo sposobnosti ponovnega polnjenja akumulatorja zaradi obstoječe dolgotrajne izpraznitve.

Kontroler polnjenja za shemo vetrne generatorske naprave je praviloma izdelan kot ločen elektronski modul. Ta modul je odstranljiv in hitro izklopljiv. Industrijsko izdelani instrumenti so obvezno opremljeni z indikacijo načinov in stanj – svetlobno ali vizualno posredovano preko zaslona.

V praksi se lahko uporabljata dve vrsti naprav – vgrajeni neposredno v ohišje vetrne turbine in priključeni na akumulatorsko baterijo.

Sheme za samostojno sestavljanje

Ves čas od pojava prvih samodelnih vetrnic se je število veznih rešitev krmilnikov večkrat povečalo. Mnoge od veznih zasnov so daleč od popolnih, vendar pa obstajajo tudi takšne možnosti, na katere je treba biti pozoren.

Za gospodinjsko uporabo so seveda aktualne preproste sheme, ki zahtevajo majhne finančne vložke, so učinkovite in zanesljive.

Izhajajoč iz teh zahtev, lahko začnemo s krmilnikom za vetrno turbino, ki je izdelan na osnovi relejnih regulatorjev avtomobilov. V shemi so uporabni tako releji z negativnim krmilnim kontaktom kot tudi releji s pozitivnim krmilnim kontaktom.

Potreben bo le en rele, en močnostni tranzistor (poljski), en upor.

Shema krmilnika, ki jo je neki elektronik narisal z lastnimi rokami. Tukaj je vse preprosto in razumljivo brez nepotrebnih besed. Pravzaprav tako kot v sami tehnološkosti rešitve. Minimalno delov – maksimalne prihranke (+)

Shema se imenuje 'balastna', ker uporablja dodatno obremenitev v obliki navadne žarnice z žarilno nitko. Tako se bo seznam delov dopolnil še z enim elementom – žarnico.

Uporablja se avtomobilska žarnica (ali več žarnic) za 12 voltov, odvisno od moči sistema. Prav tako je namesto tega elementa dovoljeno uporabiti obremenitveni upor drugega tipa: močan upor, električni grelnik, ventilator itd.

Delovanje »balastne« sheme z minusom

Delovanje avtomobilskega relejnega regulatorja je neposredno povezano s stopnjo napolnjenosti akumulatorske baterije. Če napetost na sponkah akumulatorja naraste nad 14,2 volta, se rele aktivira in odpre negativni tokokrog močnostnega tranzistorja.

Nato se na tranzistorju odpre spoj, ki priključi žarnico z neposrednim žarilom na akumulator. Posledično se polnilni tok odvaja skozi nitko žarnice z žarilno nitko. Ko se napetost na sponkah akumulatorja zniža, poteče obraten proces. Tako se vzdržuje stabilna napetost baterije.

Kako deluje »balastna« shema s plusom

Rahlo posodobljena različica 'balastnega' krmilnika polnjenja za vetrnico je druga shema na relejnem regulatorju s pozitivnim krmilnim kontaktom. Na primer, primerni so releji iz avtomobilov znamke 'VAZ'.

Razlika od prejšnje sheme je uporaba trdnostnega releja, na primer GTH6048ZA2 za tok 60 A namesto tranzistorja. Prednosti so očitne: shema je videti še preprostejša in ima hkrati večjo zanesljivost in učinkovitost.

Še ena preprosta shematska rešitev za sestavljanje krmilnika polnjenja akumulatorja vetrnega generatorja. Učinkovitost in zanesljivost vezja se povečata zaradi uporabe polprevodniškega releja (+)

Posebnost te preproste rešitve je neposredna povezava na sponke akumulatorja generatorja vetrnice. Tudi vodniki krmilnika polnjenja so nameščeni neposredno na kontakte akumulatorja.

Dejansko oba dela tega vezja nista nikakor povezana med seboj. Napetost iz vetrnega generatorja se nenehno dovaja na baterijo. Ko napetost na sponkah akumulatorja doseže vrednost 14,2 V, polprevodniški rele priklopi breme za odvod. Tako je akumulator zaščiten z napravo pred prenapolnjenjem.

Tu lahko kot balastno breme deluje ne le žarnica z žarilno nitko. Povsem mogoče je priključiti katero koli drugo napravo, ki je zasnovana za tok do 60 A. Na primer, električni cevni grelnik.

Kaj je še pomembno v tem vezju – delovanje polprevodniškega releja je značilno s postopno naraščajočo amplitudo. V bistvu je očiten učinek profesionalno izdelanega PWM-krmilnika.

Zahtevnejša različica sheme krmilnika

Če prejšnja različica shematske rešitve krmilnika polnjenja akumulatorja le spominja na PWM-napravo (širinsko-impulzna modulacija), se tukaj to načelo konkretno uresničuje.

To vezje krmilnika za vetrnico s trifaznim generatorjem se odlikuje po nekaterih zapletih, saj predvideva uporabo mikrovezij – zlasti operacijskih ojačevalnikov na poljskih tranzistorjih v sestavi sklopa TL084.

Vendar na montažni plošči vse ni videti tako zapleteno kot na papirju.

Shematska rešitev za sestavljanje krmilnika z lastnimi rokami, kjer se uporablja mikrosklop TL084. Načelo delovanja je prav tako zasnovano z uporabo releja za preklapljanje načinov, vendar obstaja možnost nastavitve mejnih točk (+)

Tako kot v prejšnjih rešitvah se uporablja rele kot stikalni element za balastno breme. Rele je zasnovan za delo z 12-voltnim akumulatorjem, vendar po želji lahko izberete model za 24 W.

Balastni upor je narejen v obliki močnega upora (navitje na keramiki iz nikroma). Za nastavitev delovnega območja napetosti (11,5–18 V) se v vezju uporabljajo spremenljivi upori, vključeni v krmilno vezje mikroelektronskega sklopa TL084.

Takšen krmilnik polnjenja akumulatorja vetrnice deluje na naslednji način. Trifazni tok, pridobljen iz vetrnega generatorja, se usmerja z močnostnimi diodami.

Na izhodu diodnega mostu nastane enosmerna napetost, ki se dovaja na vhod vezja prek kontaktov releja, dodatne diode, akumulatorja in naprej na stabilizator (78L08) ter na vhod sklopa TL084.

Trenutek preklopa sprožilca v eno od stanj je določen z vrednostmi spremenljivih uporov (Low V in High V) spodnjega in zgornjega napetostnega praga.

Dokler je na sponkah akumulatorske baterije napetost, ki ne presega 14,2 volta (ustreza nastavitveni vrednosti R High V), poteka polnjenje. Takoj ko se vrednosti povečajo, operacijski ojačevalnik TL084 pošlje signal na bazo tranzistorja, s katerim se krmili rele.

Izdelek, realiziran z lastnimi rokami, po shemi z mikrosestavom TL084. Vse je izjemno preprosto, celo namesto kakovostne tiskane plošče je izbrana plošča za površinsko montažo. S takimi trenutki vedno razveseljujejo domače konstrukcije.

Pojavi se aktiviranje releja, napajalno vezje sheme se prekine in sklene na balastni upor. Ponastavitev prek balasta poteka do trenutka izpraznitve akumulatorja, blizu nastavitvene vrednosti potenciometra Low V.

Takoj ko je ta vrednost dosežena, drugi operacijski ojačevalnik TL084 preklopi shemo v obratno stanje. Tako poteka delovanje krmilnika.

Kitajska elektronska alternativa

Izdelava krmilnika za vetrni generator z lastnimi rokami je prestižna zadeva. Vendar glede na hitrost razvoja elektronskih tehnologij pogosto pomen samostojne sestave izgubi svojo aktualnost. Poleg tega je večina ponujenih shem že moralno zastarela.

Izkazalo se je ceneje kupiti že pripravljen izdelek, narejen profesionalno, z visoko kakovostjo montaže, na sodobnih elektronskih komponentah. Na primer, primerno napravo po razumni ceni je mogoče kupiti na Aliexpressu.

Ponudba na kitajski spletni strani je impresivna. Krmilniki za vetrne generatorje za različne ravni moči se prodajajo po ceni od 10 €. Če izhajamo iz tega zneska, se pri sestavljanju naprave z lastnimi rokami igra očitno ne izplača.

Tako je na primer med ponudbo kitajskega portala model za 600-vatni vetrni generator. Naprava v vrednosti 10,70 € je primerna za delo z akumulatorji 12/24 voltov, v načinu delovnega toka do 30 A.

Povsem spodoben, zasnovan za 600-vatni vetrni generator, polnilni krmilnik v kitajski izvedbi. Takšno napravo je mogoče naročiti iz Kitajske in prejeti po pošti približno v mesecu do mesecu in pol.

Kakovostno vremensko odporno ohišje krmilnika dimenzij 100x90 mm je opremljeno z močnim hladilnim radiatorjem. Izvedba ohišja ustreza razredu zaščite IP67. Območje zunanjih temperatur od –35 do +75 °C. Na ohišju je nameščena svetlobna indikacija načinov stanja vetrnega generatorja.

Vprašamo se, kakšen smisel je zapravljati čas in trud za sestavljanje preproste konstrukcije z lastnimi rokami, če obstaja realna možnost, da kupimo nekaj podobnega in tehnično resnega?

No, če ta model ni dovolj, imajo Kitajci na voljo povsem »kul« različice. Tako se je med novimi prispevki odlikoval model z močjo 2 kW za delovno napetost 96 voltov.

Kitajski izdelek s seznama novega dohodka. Zagotavlja nadzor polnjenja baterij, delujoč v paru z vetrnim generatorjem moči 2 kW. Sprejema vhodno napetost do 96 voltov.

Res je, cena tega krmilnika je že petkrat višja od prejšnjega razvoja. Toda spet, če primerjamo stroške izdelave česa podobnega z lastnimi rokami, se nakup zdi racionalna odločitev.

Edina stvar, ki moti pri kitajskih izdelkih, je ta, da imajo lastnost, da nepričakovano prenehajo delovati v najbolj neprimernih trenutkih. Zato je treba kupljeno napravo pogosto izpopolniti – seveda z lastnimi rokami. Vendar je to veliko lažje in preprosteje kot izdelati krmilnik polnjenja vetrnega generatorja z lastnimi rokami iz nič.

Za ljubitelje domačih izdelkov je na naši spletni strani serija člankov, posvečena izdelavi vetrnih generatorjev:

1. Vetrogenerator iz avtomobilskega generatorja z lastnimi rokami: tehnologija sestavljanja vetrnice in analiza napak
2. Kako izdelati lopatice za vetrogenerator z lastnimi rokami: primeri samostojne izdelave lopatic za vetrnico
3. Vetrogenerator iz pralnega stroja z lastnimi rokami: navodila za sestavo vetrnice
4. Kako izvesti izračun vetrogeneratorja: formule + praktični primer izračuna

Zaključki in koristen video na to temo

Želja po izdelavi opreme za domačo uporabo z lastnimi rokami je včasih močnejša od preprostejše rešitve – nakupa poceni naprave. Kaj je iz tega nastalo, si oglejte v videoposnetku:

Ko ocenjujemo možnosti izdelave elektronike z lastnimi močmi, ne glede na njen namen, se moramo soočiti z mislijo, da se doba 'samodelkinov' končuje.

Trg je prenasičen s pripravljenimi elektronskimi napravami in modularnimi sestavnimi deli praktično za vsak gospodinjski izdelek. Ljubiteljskim elektronikom zdaj ostaja le ena stvar – ukvarjanje s sestavljanjem domačih kompletov.

Ali imate kaj dodati ali so se pojavila vprašanja o temi sestavljanja in uporabe krmilnikov za vetrni generator? Lahko puščate komentarje, postavljate vprašanja in dodajate fotografije svojih domačih izdelkov – obrazec za stik se nahaja v spodnjem bloku.