Kaip pasigaminti vėjo generatoriaus kontrolierių savo rankomis: įrenginys, veikimo principas, surinkimo schema

Vėjo generatoriaus mechaninė konstrukcija savo grynąja forma yra tik dalis visavertės vėjo energetinės sistemos. Visiškai veikti tinkama sistema, be mechaninės konstrukcijos, dar turi keletą elektroninių mazgų.

Pavyzdžiui, būtinai reikalingas vėjo generatoriaus kontrolierius – įtaisas, funkciškai skirtas stabilizuoti akumuliatoriaus įkrovos parametrus veikiant vėjo jėgainei.

Išsiaiškinsime, kokias funkcijas atlieka šis prietaisas, ir pateiksime kontrolieriaus surinkimo savo rankomis schemas. Be to, aptarsime darbo ypatumus ir kiniško elektroninio vėjo jėgainės mazgo įsigijimo tikslingumą.

Vėjo generatoriai ir akumuliatorių įkrovos kontrolieriai

Jei mechaninį vėjo generatorių visiškai įmanoma pasigaminti savarankiškai, ar galima savo rankomis pasigaminti ir jo kontrolierių?

Norint susidaryti bent šiokį tokį supratimą apie vėjo generatorių kontrolierius ir sėkmingai atkartoti tokią techniką savo rankomis, bus naudingos pagrindinės žinios apie šiuos prietaisus.

Valdiklis, aptarnaujantis akumuliatorių baterijas, pirmiausia skirtas valdyti AKB įkrovimo procesą. Tai jo pagrindinė funkcija, tačiau sąlygiškai ją dar reikėtų išskaidyti į daugybę pofunkcijų.

Pavyzdžiui, viena funkcija stebima įkrovimo srovė ir savaiminio išsikrovimo srovė. Kita funkcija atlieka veiksmus, skirtus temperatūrai ir slėgiui matuoti. Trečioji atsakinga už energijos srautų skirtumo kompensavimą, kai kartu su srovės vartojimu apkrovoje vyksta AKB įkrovimas.

Akumuliatorinės baterijos įkrovos valdiklis mažos galios vėjo generatoriui. Kai kurių sistemos parametrų kontrolė atliekama per konstrukcijoje įmontuotą skystųjų kristalų ekraną.

Pramoniniu būdu pagaminti prietaisai pasižymi visaverčiu funkcionalumu. Tačiau to negalima pasakyti apie mėgėjiškas konstrukcijas. Įrenginiai, pagaminti namų sąlygomis savo rankomis, remiantis paprasčiausiais schemų sprendiniais, yra valdikliai, toli gražu neprilygstantys tobuliesiems modeliams.

Nepaisant to, jos veikia ir pakankamai produktyviai leidžia eksploatuoti įvairių tipų vėjo generatorius. Paprastai savadarbėse konstrukcijose įgyvendinta tik viena funkcija – apsauga nuo viršįtampio ir nuo gilaus iškrovimo.

Viena iš daugybės rankomis pagamintų vėjo generatorių valdiklių variacijų. Tokios konstrukcijos išsiskiria nekomplikuotais techniniais sprendimais ir paprasčiausiu montažo atlikimu.

Kodėl valdiklio įdiegimas į vėjo generatoriaus sistemą yra privalomas momentas?

Nes akumuliatoriaus energijos papildymo režime nenaudojant valdiklio reikėtų tikėtis nemalonių pasekmių:

1. Akumuliatoriaus struktūros degradavimą dėl nekontroliuojamų cheminių procesų.
2. Nekontroliuojamą slėgio augimą ir elektrolito temperatūros kilimą.
3. Akumuliatoriaus įkrovimo savybių praradimą dėl ilgalaikio iškrovimo.

Įkrovimo valdiklis vėjo generatoriaus įrenginio schemoje paprastai atliekamas kaip atskiras elektroninis modulis. Šis modulis yra nuimamas ir greitai atjungiamas. Pramoniniu būdu pagaminti prietaisai privalomai turi režimų ir būsenų indikaciją – šviesinę arba vizualiai per ekraną perduodamą.

Praktikoje gali būti taikomi dviejų tipų įrenginiai – tiesiogiai į vėjo generatoriaus korpusą įmontuojami ir prie akumuliatoriaus baterijos prijungiami.

Scheminiai sprendimai savarankiškam surinkimui

Per visą laiką nuo pirmųjų savadarbių vėjo generatorių atsiradimo valdiklių scheminių sprendimų skaičius išaugo daug kartų. Daugelis scheminių patobulinimų toli gražu nėra tobuli, tačiau yra ir tokių variantų, į kuriuos verta atkreipti dėmesį.

Buitiniam naudojimui, žinoma, aktualios yra paprastos schemos, reikalaujančios nedidelių finansinių investicijų, efektyvios ir patikimos.

Atsižvelgiant į šiuos reikalavimus, pradėti galima nuo vėjo generatoriaus valdiklio, sukurto automobilių relės-reguliatorių pagrindu. Schemoje tinka tiek relės su minusiniu valdymo kontaktu, tiek relės su pliusiniu valdymo kontaktu.

Šis variantas traukia nedideliu detalių kiekiu ir paprasčiausiu montažu. Reikės tik vienos relės, vieno galios tranzistoriaus (lauko efekto), vieno rezistoriaus.

Valdiklio schema, rankomis nubraižyta kažkokio elektroniko. Čia viskas paprasta ir aišku be nereikalingų žodžių. Iš tiesų, kaip ir pačiame sprendimo technologiškume. Mažiausiai detalių – daugiausiai sutaupymo (+)

Schema vadinama „balastine“, nes joje naudojama papildoma apkrova įprastos kaitrinės lemputės pavidalu. Taigi, detalių sąrašas pasipildys dar vienu elementu – lempute.

Naudojama automobilinė lempa (arba kelios lempos) 12 voltų, priklausomai nuo sistemos galios. Taip pat vietoje šio elemento leidžiama naudoti kitokio tipo apkrovos varžą: galingą rezistorių, elektrinį šildytuvą, ventiliatorių ir pan.

„Balastinės“ schemos su minusu veikimas

Automobilinės relės-reguliatoriaus veikimas tiesiogiai susijęs su akumuliatoriaus baterijos įkrovos lygiu. Jei įtampa ant akumuliatoriaus gnybtų pakyla virš 14,2 voltų, relė suveikia ir atjungia minusinę grandinę nuo galios tranzistoriaus.

Savo ruožtu tranzistoriuje atsidaro perėjimas, jungiantis tiesioginio kaitinimo lempą prie akumuliatoriaus. Galiausiai įkrovos srovė nuleidžiama per kaitinimo lempos siūlelį. Sumažėjus įtampai ant akumuliatoriaus gnybtų – vyksta atvirkštinis procesas. Taip palaikomas stabilus akumuliatoriaus įtampos lygis.

Kaip veikia „balastinė“ schema su pliusu

Šiek tiek modernizuotas „balastinio“ įkrovos valdiklio variantas vėjo generatoriui yra antra schema su relės-reguliatoriumi su pliusiniu valdymo kontaktu. Pavyzdžiui, tinka relės iš automobilių markės „VAZ“.

Skirtumas nuo ankstesnės schemos – kietojo kūno relės, pvz., GTH6048ZA2, 60 A srovei, naudojimas vietoj tranzistoriaus. Privalumai akivaizdūs: schema atrodo dar paprastesnė ir tuo pačiu pasižymi didesniu patikimumu bei efektyvumu.

Dar vienas paprastas grandyninis sprendimas vėjo generatoriaus akumuliatoriaus įkrovos valdiklio surinkimui. Schemos efektyvumas ir patikimumas padidėja dėl joje naudojamos kietojo kūno relės (+).

Šio paprasto sprendimo ypatybė – tiesioginis jungimas prie gnybtų vėjo generatoriaus akumuliatoriaus. Įkrovos valdiklio laidininkai taip pat „pasodinti“ tiesiai ant akumuliatoriaus kontaktų.

Iš tiesų abi šios schemos dalys niekaip nesusijusios tarpusavyje. Įtampa iš vėjo generatoriaus nuolat tiekiama į bateriją. Kai įtampa ant akumuliatoriaus gnybtų pasiekia 14,2 V vertę, kietojo kūno relė prijungia apkrovą išleidimui. Taip akumuliatorius apsaugomas nuo perkrovimo.

Čia balastine apkrova gali būti ne tik kaitinimo lempa. Visiškai įmanoma prijungti bet kokį kitą įrenginį, skirtą srovei iki 60 A. Pavyzdžiui, elektrinį vamzdinį šildytuvą.

Kas dar svarbu šioje schemoje – kietojo kūno relės veikimas pasižymi lėtai didėjančia amplitude. Iš esmės, akivaizdus profesionaliai pagaminto PWM valdiklio efektas.

Sudėtingesnis kontrolieriaus schemos variantas

Jei ankstesnis grandyninio sprendimo variantas akumuliatoriaus įkrovos valdikliui tik primena PWM (impulsų pločio moduliaciją) įrenginį, čia šis principas įgyvendinamas konkrečiai.

Ši valdiklio schema vėjo generatoriui su trifaziu generatoriumi pasižymi tam tikrais sunkumais, nes numato mikroschemų naudojimą – ypač operacinių stiprintuvų ant lauko tranzistorių TL084 rinkinio sudėtyje.

Tačiau montavimo plokštėje viskas atrodo ne taip sudėtinga, kaip popieriaus lape.

Grandinės sprendimas, leidžiantis surinkti valdiklį savo rankomis, naudojant TL084 mikrogrupę. Veikimo principas taip pat pagrįstas relės naudojimu režimams perjungti, tačiau yra galimybė reguliuoti atjungimo taškus (+).

Kaip ir ankstesniuose sprendimuose, naudojama relė kaip perjungimo elementas balastinei apkrovai. Relė skirta darbui su 12 voltų akumuliatoriumi, tačiau pageidaujant galima pasirinkti modelį, skirtą 24 W.

Balastinis rezistorius pagamintas kaip galingas varžas (apvija ant keramikos, nichromas). Darbinės įtampos diapazonui reguliuoti (11.5–18 V) schemoje naudojami kintami rezistoriai, įjungti į TL084 mikroelektroninės grupės valdymo grandinę.

Toks vėjo jėgainės akumuliatoriaus įkrovimo valdiklis veikia taip. Trifazė srovė, gauta iš vėjo generatoriaus, išlyginama galios diodais.

Diodinio tiltelio išėjime susidaro nuolatinė įtampa, kuri tiekiama į schemos įėjimą per relės kontaktus, papildomą diodą, akumuliatorių ir toliau į vidinį stabilizatorių (78L08) bei į TL084 grupės įėjimą.

Trigero perjungimo į vieną iš būsenų momentas nustatomas pagal kintamų rezistorių (Low V ir High V) žemutinės ir aukštutinės įtampos slenksčių vertes.

Kol akumuliatoriaus gnybtuose yra įtampa, neviršijanti 14.2 volto (atitinkanti R High V nustatymo vertę), vykdomas įkrovimas. Kai tik vertės padidėja, operacinis stiprintuvas TL084 siunčia signalą į tranzistoriaus bazę, kuriuo valdoma relė.

Savo rankomis pagamintas produktas pagal schemą su TL084 mikrogrupe. Viskas itin paprasta, netgi vietoj kokybiškos spausdintinės plokštės pasirinkta plokštė su viršutiniu montavimu. Tokiais momentais visada džiugina naminės konstrukcijos.

Įvyksta relės suveikimas, schemos maitinimo grandinė nutraukiama ir uždaroma ant balastinio rezistoriaus. Iškrovimas per balastą vyksta tol, kol akumuliatoriaus išsikrovimas artėja prie kintamojo rezistoriaus Low V nustatymo vertės.

Kai tik ši vertė pasiekiama, antruoju operaciniu stiprintuvu TL084 schema perjungiama į priešingą būseną. Taip veikia valdiklis.

Kiniška elektroninė alternatyva

Vėjo generatoriaus valdiklio gaminimas savo rankomis – prestižinis reikalas. Tačiau atsižvelgiant į elektroninių technologijų vystymosi greitį, dažnai savarankiško surinkimo prasmė praranda aktualumą. Be to, didelė dalis siūlomų schemų jau morališkai pasenusios.

Pasirodo, pigiau nusipirkti jau paruoštą produktą, pagamintą profesionaliai, su aukšta montavimo kokybe, naudojant šiuolaikinius elektroninius komponentus. Pavyzdžiui, tinkamą įrenginį už protingą kainą galima įsigyti „Aliexpress“.

Pasiūlymų asortimentas kinų tinklalapyje įspūdingas. Vėjo generatorių valdikliai, skirti įvairiems galios lygiams, parduodami nuo 10 €. Jei pradedate nuo šios sumos, aparato surinkimas savo rankomis tikrai neapsimoka.

Taip, pavyzdžiui, tarp kinų portalo pasiūlymų yra modelis, skirtas 600 vatų vėjo jėgainei. Įrenginys, kainuojantis 10,70 €, tinkamas darbui su 12/24 voltų akumuliatoriais, esant iki 30 A darbo srovei.

Gana padorus, skirtas 600 vatų vėjo generatoriui, kinų gamybos įkrovos valdiklis. Tokį įrenginį galima užsakyti iš Kinijos ir gauti paštu maždaug per pusantro mėnesio.

Kokybiškas visoms oro sąlygoms pritaikytas valdiklio korpusas, kurio matmenys 100×90 mm, turi galingą aušinimo radiatorių. Korpuso konstrukcija atitinka IP67 apsaugos klasę. Išorinių temperatūrų diapazonas nuo –35 iki +75 °C. Ant korpuso yra šviesos indikacija, rodanti vėjo generatoriaus būsenos režimus.

Kyla klausimas, kokia prasmė gaišti laiką ir jėgas surinkinėjant paprastą konstrukciją savo rankomis, jei yra reali galimybė nusipirkti kažką panašaus ir techniškai rimto?

Na, o jei šio modelio nepakanka, kinai turi variantų, kurie yra tikrai „kieti“. Taip, tarp naujų prekių pasižymėjo 2 kW galios modelis, skirtas 96 voltų darbinei įtampai.

Kinų produktas iš naujų prekių sąrašo. Užtikrina baterijų įkrovos kontrolę, dirbdamas poroje su 2 kW galios vėjo generatoriumi. Priima įėjime įtampą iki 96 voltų.

Tiesa, šio valdiklio kaina jau penkis kartus didesnė nei ankstesniojo gaminio. Bet vėlgi, jei lyginate išlaidas, skirtas panašaus daikto gamybai savo rankomis, pirkimas atrodo racionalus sprendimas.

Vienintelis dalykas, kuris kelia abejonių dėl kinų produktų – jie turi savybę netikėtai nustoti veikti pačiomis netinkamiausiomis aplinkybėmis. Todėl nupirktą įrenginį dažnai tenka pritaikyti – žinoma, savo rankomis. Bet tai daug lengviau ir paprasčiau nei gaminti vėjo generatoriaus įkrovos valdiklį nuo nulio savo rankomis.

Savų darbų mėgėjams mūsų svetainėje yra straipsnių serija, skirta vėjo generatorių gamybai:

1. Vėjo generatorius iš automobilio generatoriaus savo rankomis: surinkimo technologija ir klaidų analizė
2. Kaip pasigaminti vėjo generatoriaus mentes savo rankomis: savarankiško menčių gamybos pavyzdžiai
3. Vėjo generatorius savo rankomis iš skalbimo mašinos: surinkimo instrukcija
4. Kaip atlikti vėjo generatoriaus skaičiavimą: formulės + praktinis skaičiavimo pavyzdys

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Noras pasigaminti įrangą namų naudojimui savo rankomis kartais yra stipresnis už paprastesnį sprendimą – nebrangaus prietaiso pirkimą. Kaip tai pavyko, žiūrėkite vaizdo įraše:

Vertindami elektronikos gamybos savo jėgomis perspektyvas, nepriklausomai nuo jos paskirties, susiduriame su mintimi, kad „savadarėlių“ amžius baigiasi.

Rinka yra perpildyta paruoštų elektroninių prietaisų ir modulinių komponentų praktiškai kiekvienam buitiniam produktui. Elektronikos mėgėjams dabar lieka vienintelis dalykas – užsiimti naminių konstruktorių surinkimu.

Turite ką pridėti, arba kilo klausimų dėl vėjo generatoriaus valdiklių surinkimo ir naudojimo? Galite palikti komentarus, užduoti klausimus ir pridėti savo savadarbių nuotraukų – ryšio forma yra apatiniame bloke.