Como fazer um controlador para um gerador eólico com suas próprias mãos: dispositivo, princípio de operação, diagrama de montagem

O projeto mecânico do gerador eólico em sua forma pura é apenas parte de uma instalação completa de energia eólica. O sistema, que está totalmente operacional, além do projeto mecânico, também possui vários componentes eletrônicos.

Assim, por exemplo, é necessário um controlador para um gerador eólico - um dispositivo funcionalmente projetado para estabilizar os parâmetros de carga da bateria durante a operação de uma turbina eólica.

Vamos descobrir quais funções o dispositivo executa e fornecer os diagramas de montagem do controlador com nossas próprias mãos. Além disso, descrevemos os recursos do trabalho e a conveniência de comprar uma unidade eletrônica chinesa para uma turbina eólica.

Geradores eólicos e controladores de carga da bateria

Se um moinho de vento mecânico for completamente possível, é possível fazer um controlador de moinho de vento com suas próprias mãos?

Para ter uma idéia dos controladores dos geradores eólicos e reproduzir com êxito esse equipamento com suas próprias mãos, as informações básicas sobre esses dispositivos não serão supérfluas.

O controlador que serve as baterias foi projetado principalmente para controlar o processo de carregamento da bateria. Essa é sua principal função, mas deve ser dividida condicionalmente em várias subfunções.

Por exemplo, um funcional monitora a corrente de carga e a corrente de descarga automática. Outra funcional implementa ações que visam medir temperatura e pressão. O terceiro é responsável por compensar a diferença nos fluxos de energia quando a bateria é carregada simultaneamente com o consumo atual da carga.

Controlador de carga da bateria para um pequeno gerador de energia eólica. O monitoramento de alguns parâmetros do sistema é realizado através do visor LCD embutido

Os dispositivos de fabricação industrial são dotados de funcionalidade total. Mas isso não pode ser dito para projetos amadores. Os dispositivos fabricados com base nas soluções mais simples de circuito em casa, com as próprias mãos, são controladores que estão longe de serem modelos perfeitos.

No entanto, eles funcionam e são bastante produtivos para operar. diferentes tipos de geradores eólicos. Como regra, em estruturas auto-fabricadas, apenas uma função é implementada - proteção contra sobretensões e descargas profundas.

Uma das muitas variações do controlador faça você mesmo para moinhos de vento. Tais projetos são diferenciados por soluções técnicas simples e pela execução mais simples da instalação

Por que a introdução de um controlador em um sistema de moinho de vento é uma obrigação?

Como no modo de inicialização da bateria sem o uso de um controlador, consequências desagradáveis ​​devem ser esperadas:

1. Degradação da estrutura da bateria devido a processos químicos não controlados.
2. Aumento descontrolado da pressão e temperatura do eletrólito.
3. Perda das propriedades de recarga da bateria em conexão com uma descarga a longo prazo.

O controlador de carregamento para o esquema do gerador eólico é, em regra, na forma de um módulo eletrônico separado. Este módulo é removível e desconectado rapidamente. Os dispositivos industriais são necessariamente equipados com uma indicação dos modos e condições - luz ou visualmente transmitidos através da tela.

Na prática, dois tipos de dispositivos podem ser usados ​​- embutidos diretamente no gabinete do gerador eólico e conectados à bateria.

Soluções de montagem DIY

Durante todo o tempo desde o primeiro moinhos de vento caseiros O número de soluções de circuito para controladores aumentou muitas vezes. Muitos dos projetos de circuito estão longe de serem perfeitos, mas também existem opções que você deve prestar atenção.

Para uso doméstico, é claro, relevantes são esquemas simples que requerem pequenos investimentos financeiros, eficazes e confiáveis.

Com base nesses requisitos, você pode começar com um controlador para um gerador eólico criado com base em controladores de relé para automóveis.No circuito, os relés com um contato de controle negativo e os relés com um contato de controle positivo são aplicáveis.

Esta opção atrai com um pequeno número de peças e instalação simples. Será necessário apenas um relé, um transistor de potência (campo), um resistor.

O circuito do controlador, desenhado por um certo engenheiro eletrônico com as próprias mãos. Tudo aqui é simples e claro, sem uma palavra. Na verdade, como na própria decisão tecnológica. Detalhes mínimos - economia máxima (+)

O esquema é chamado de "lastro", pois utiliza uma carga adicional na forma de uma lâmpada incandescente convencional. Assim, a lista de peças será reabastecida com outro elemento - uma lâmpada.

Uma lâmpada de carro (ou várias lâmpadas) de 12 volts é usada, dependendo da potência do sistema. Além disso, em vez deste elemento, é permitido usar uma resistência de carga de um tipo diferente: um resistor poderoso, um aquecedor elétrico, um ventilador, etc.

O trabalho do circuito de "lastro" com menos

A ação do regulador de relé do automóvel está diretamente relacionada ao nível da bateria. Se a tensão nos terminais da bateria subir acima de 14,2 volts, o relé dispara e abre o circuito negativo do transistor de potência.

Por sua vez, uma junção se abre no transistor, conectando uma lâmpada incandescente direta à bateria. Como resultado, a corrente de carga é descarregada através do filamento da lâmpada incandescente. Se a tensão nos terminais da bateria for reduzida, faça o processo inverso. Isso mantém um nível estável de voltagem da bateria.

Como o esquema de "lastro" com um sinal de mais

Uma versão ligeiramente modernizada do controlador de carga "lastro" para uma turbina eólica é o segundo circuito no controlador de relé com um contato de controle positivo. Por exemplo, relés de carros VAZ são adequados.

A diferença do circuito anterior é o uso de um relé de estado sólido, por exemplo, GTH6048ZA2 a uma corrente de 60A em vez de um transistor. As vantagens são óbvias: o circuito parece ainda mais simples e, ao mesmo tempo, possui maior confiabilidade e eficiência.

Outro circuito simples para montar um controlador de carga da bateria do gerador eólico. A eficiência e a confiabilidade do circuito são aprimoradas pelo uso de um relé de estado sólido (+)

O recurso desta solução simples é direto conexão aos terminais bateria do moinho de vento do gerador. Os condutores do controlador de carregamento também são "plantados" diretamente nos contatos da bateria.

De fato, essas duas partes do circuito não estão conectadas de forma alguma. A voltagem do gerador eólico é fornecida à bateria constantemente. Quando a tensão nos terminais da bateria atinge 14,2 W, o relé de estado sólido conecta a carga para redefinir. Portanto, a bateria está protegida pelo dispositivo contra sobrecarga.

Aqui, não apenas uma lâmpada incandescente pode atuar como uma carga de lastro. É bem possível conectar qualquer outro dispositivo classificado para corrente de até 60 A. Por exemplo, um aquecedor tubular elétrico.

O que é mais importante neste esquema - a ação de um relé de estado sólido é caracterizada por uma amplitude que aumenta suavemente. De fato, o efeito de um controlador PWM fabricado profissionalmente é evidente.

Uma versão complicada do circuito do controlador

Se a versão anterior do design do circuito do controlador de carregamento da bateria se assemelhar apenas a um dispositivo PWM (modulação por largura de pulso), aqui esse princípio será implementado especificamente.

Esse circuito controlador de uma turbina eólica com um gerador trifásico difere em algumas dificuldades, pois envolve o uso de microcircuitos - em particular, amplificadores operacionais com transistores de efeito de campo como parte do conjunto TL084.

No entanto, em uma placa de circuito, tudo não parece tão complicado quanto em uma folha de papel.

Faça você mesmo o diagrama de circuito para montar um controlador usando o micro-conjunto TL084. O princípio de operação também é construído usando um relé para alternar entre os modos, mas é possível ajustar os pontos de corte (+)

Como nas soluções anteriores, um relé é usado como elemento de comutação para uma carga de lastro.O relé foi projetado para funcionar com uma bateria de 12 volts, mas, se desejado, você pode escolher um modelo para 24 watts.

O lastro é feito sob a forma de uma resistência poderosa (enrolamento no nicrromo da cerâmica). Para ajustar a faixa de tensão operacional (11,5-18 W), o circuito usa resistores variáveis ​​incluídos no circuito de controle de montagem microeletrônico TL084.

Esse controlador de carga da bateria do moinho de vento funciona da seguinte maneira. A corrente trifásica recebida do gerador eólico é retificada por diodos de potência.

Na saída da ponte de diodos, é gerada uma tensão constante, que é alimentada à entrada do circuito através dos contatos do relé, um diodo adicional, a bateria e, em seguida, ao estabilizador em circuito (78L08) e à entrada do conjunto TL084.

O momento em que o gatilho é comutado para um dos estados é determinado pelos valores dos resistores variáveis ​​(Baixa V e Alta V) dos limiares de tensão inferior e superior.

Desde que a tensão da bateria não exceda 14,2 volts (satisfazendo o valor de ajuste de R Alto V), uma carga é realizada. Assim que os valores mudam na direção do aumento, o amplificador operacional TL084 envia um sinal para a base do transistor, o qual é controlado pelo relé.

Um produto fabricado de acordo com o esquema com o micro conjunto TL084. Tudo é extremamente simples, mesmo em vez de uma placa de circuito impresso de alta qualidade, uma placa para instalação com dobradiças é selecionada. Projetos caseiros sempre encantam esses momentos.

O relé é acionado, o circuito de potência do circuito quebra e fecha com um resistor de lastro. A reposição do reator ocorre até que a descarga da bateria esteja próxima da configuração do resistor variável Low V.

Quando esse valor é atingido, o segundo circuito TL084 do amplificador operacional muda para o estado reverso. É assim que o controlador funciona.

Alternativa eletrônica chinesa

Fazer um controlador de gerador eólico de bricolage é um negócio de prestígio. Mas, dada a velocidade do desenvolvimento de tecnologias eletrônicas, muitas vezes o significado de auto-montagem perde sua relevância. Além disso, a maioria dos esquemas propostos já está obsoleta.

É mais barato comprar um produto acabado fabricado profissionalmente, com instalação de alta qualidade, em componentes eletrônicos modernos. Por exemplo, você pode comprar um dispositivo adequado a um custo razoável no Aliexpress.

A variedade de ofertas no site chinês é impressionante. Controladores para geradores eólicos para vários níveis de potência são vendidos a um preço de 1000 rublos. Se você começar dessa quantia, em termos de montagem do dispositivo com suas próprias mãos, o jogo claramente não vale a pena.

Por exemplo, entre as ofertas do portal chinês, há um modelo para uma turbina eólica de 600 watts. Um dispositivo vale 1070 rublos. adequado para uso com baterias de 12/24 volts, corrente de operação de até 30 A.

Muito decente, projetado para um gerador eólico de 600 watts, um controlador de carga no design chinês. Esse dispositivo pode ser encomendado da China e recebido via correio em cerca de um mês e meio

Um gabinete de controlador para qualquer clima de alta qualidade medindo 100x90 mm está equipado com um potente radiador de resfriamento. O design da caixa está em conformidade com a classe de proteção IP67. A faixa de temperaturas externas é de - 35 a + 75ºС. Uma indicação leve dos modos de estado do gerador eólico é exibida no corpo.

A questão é: qual é o motivo para gastar tempo e esforço na montagem de um design simples com suas próprias mãos, se houver uma oportunidade real de comprar algo semelhante e tecnicamente sério?

Bem, se esse modelo não for suficiente, os chineses têm opções muito legais. Assim, entre os recém-chegados, foi observado um modelo de 2 kW para uma tensão de operação de 96 volts.

Produto chinês da nova lista de chegadas. Fornece controle da bateria enquanto trabalha em conjunto com um gerador eólico de 2 kW. Aceita tensões de entrada de até 96 volts

É verdade que o custo desse controlador já é cinco vezes mais caro que o desenvolvimento anterior.Mas, novamente, se você medir o custo de produzir algo semelhante com suas próprias mãos, a compra parecerá uma decisão racional.

A única coisa que confunde os produtos chineses é que eles tendem a parar de funcionar de repente nos casos mais inadequados. Portanto, o dispositivo adquirido geralmente deve ser lembrado - naturalmente, com suas próprias mãos. Mas é muito mais fácil e mais simples do que criar um gerador de carga para um gerador eólico com suas próprias mãos do zero.

Para os amantes de produtos caseiros em nosso site, há uma série de artigos dedicados à fabricação de geradores eólicos:

1. Gerador eólico DIY de um gerador de carro: tecnologia de montagem de moinhos de vento e análise de erros
2. Como construir pás do tipo "faça você mesmo" para um gerador eólico: exemplos de pás feitas por conta própria para uma turbina eólica
3. Gerador eólico de bricolage de uma máquina de lavar: instruções de montagem de um moinho de vento
4. Como calcular um gerador eólico: fórmulas + exemplo prático de cálculo

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O desejo de fabricar equipamentos caseiros para uso doméstico às vezes é mais forte do que uma solução mais simples - comprar um dispositivo barato. O que veio disso, veja o vídeo:

Avaliando as perspectivas de fabricar eletrônicos por conta própria, independentemente de sua finalidade, é preciso encontrar o pensamento de que a era do "caseiro" está terminando.

O mercado está saturado demais com dispositivos eletrônicos prontos e componentes modulares para quase todos os produtos domésticos. Os entusiastas de eletrônicos amadores agora têm apenas uma coisa a fazer - montar designers de casas.

Existe algo para complementar ou tiver dúvidas sobre a montagem e o uso de controladores para um gerador eólico? Você pode deixar comentários, fazer perguntas e adicionar fotos de seus produtos caseiros - o formulário de contato está no bloco inferior.