Kuidas ise tuulegeneraatori kontrollerit valmistada: ehitus, tööpõhimõte, koosteskeem

Tuulegeneraatori mehaaniline konstruktsioon puhtal kujul on vaid osa täisväärtuslikust tuuleenergiapaigaldist. Täielikult kasutuskõlbulik süsteem hõlmab lisaks mehaanilisele konstruktsioonile ka mitmeid elektroonikasõlmi.

Näiteks on vajalik tuulegeneraatori kontroller – seade, mille ülesanne on stabiliseerida aku laadimisparameetreid tuuliku töötamise ajal.

Uurime, milliseid ülesandeid see seade täidab, ja esitame kontrolleri ise kokkupanemise skeemid. Lisaks kirjeldame selle töö iseärasusi ja Hiina elektroonikaagregaadi ostmise otstarbekust tuulikule.

Tuulegeneraatorid ja akulaadimiskontrollerid

Kui mehaanilist tuulikut on täiesti võimalik ise valmistada, kas on võimalik ise valmistada ka tuuliku kontrollerit?

Et saada ülevaadet tuulegeneraatorite kontrolleritest ja neid edukalt ise ehitada, on abiks baasteadmised nende seadmete kohta.

Akupatareisid teenindav kontroller on mõeldud eelkõige akude laadimisprotsessi juhtimiseks. See on selle põhifunktsioon, kuid selle võib tinglikult jagada veel mitmeks alafunktsiooniks.

Näiteks üks funktsioon jälgib laadimisvoolu ja isetühjendusvoolu. Teine funktsioon teostab temperatuuri ja rõhu mõõtmisele suunatud toiminguid. Kolmas vastutab energiavoogude erinevuse kompenseerimise eest, kui koormuse voolutarbimisega samaaegselt toimub aku laadimine.

Väikese võimsusega tuulegeneraatori akupatarei laadimiskontroller. Mõningaid süsteemi parameetreid saab jälgida konstruktsiooni sisse ehitatud LCD-ekraani kaudu.

Tööstuslikult valmistatud seadmed on varustatud täisväärtusliku funktsionaalsusega. Harrastuskonstruktsioonide kohta seda aga öelda ei saa. Lihtsamate skeemilahenduste baasil kodus oma kätega valmistatud seadmed on kontrollerid, mis pole kaugeltki täiuslikud mudelid.

Sellegipoolest nad töötavad ja on piisavalt produktiivsed, et võimaldada erinevate tuulegeneraatorite kasutamist. Reeglina on isetehtud konstruktsioonides realiseeritud ainult üks funktsioon – kaitse ülepinge ja süvatühjenemise eest.

Üks paljudest isetehtud tuuleturbiinide kontrollerite variatsioonidest. Sellised konstruktsioonid eristuvad lihtsate tehniliste lahenduste ja kõige lihtsama paigaldusteostuse poolest.

Miks on kontrolleri integreerimine tuuleturbiini süsteemi kohustuslik?

Kuna aku energiavarustuse režiimis ilma kontrolleri kasutamiseta tuleb oodata ebameeldivaid tagajärgi:

1. Aku struktuuri degradeerumist kontrollimatute keemiliste protsesside tõttu.
2. Kontrollimatut rõhu ja elektrolüüdi temperatuuri tõusu.
3. Aku laadimisomaduste kaotust pikaajalise tühjenemise tõttu.

Tuulegeneraatori paigaldusskeemi laadimiskontroller valmistatakse tavaliselt eraldi elektroonilise moodulina. See moodul on eemaldatav ja kiiresti lahtiühendatav. Tööstuslikult valmistatud seadmed on tingimata varustatud režiimide ja seisundite indikatsiooniga – valgus- või visuaalselt ekraanil kuvatavana.

Praktikas saab kasutada kahte tüüpi seadmeid – need, mis on paigaldatud otse tuulegeneraatori korpusesse, ja need, mis on ühendatud akuga.

Skeemilahendused ise kokkupanekuks

Kogu aja jooksul alates esimeste isetehtud tuuleturbiinide ilmumisest on kontrollerite skeemilahenduste arv kasvanud mitmekordseks. Paljud skeemilahendused pole kaugeltki täiuslikud, kuid on ka selliseid variante, millele tuleks tähelepanu pöörata.

Koduseks kasutamiseks on muidugi aktuaalsed lihtsad skeemid, mis nõuavad väikeseid rahalisi investeeringuid, on tõhusad ja usaldusväärsed.

Nendest nõuetest lähtudes võib alustada tuulegeneraatori kontrolleriga, mis on loodud autode relee-regulaatorite baasil. Skeemis on kasutatavad nii negatiivse juhtkontaktiga releed kui ka positiivse juhtkontaktiga releed.

See variant paelub väikese osade arvu ja kõige lihtsama paigaldusega. Vaja läheb ainult ühte releed, ühte jõutransistorit (väljatransistorit), ühte takistit.

Kontrolleri skeem, mille on oma kätega joonistanud keegi elektroonikahuviline. Siin on kõik lihtne ja arusaadav ilma tarbetute sõnadeta. Tegelikult just nagu lahenduse enda tehnoloogilisuses. Minimaalselt detaile – maksimaalselt kokkuhoidu (+)

Skeemi nimetatakse 'ballastskeemiks', kuna selles kasutatakse lisakoormusena tavalist hõõglampi. Seega täieneb osade loend veel ühe elemendiga – lambiga.

Kasutatakse auto 12-voldist lampi (või mitut lampi) sõltuvalt süsteemi võimsusest. Samuti on selle elemendi asemel lubatud kasutada teist tüüpi koormustakistust: võimsat takistit, elektrisoojendit, ventilaatorit jne.

Ballastiskeemi tööpõhimõte miinusega

Auto relee-regulaatori toime on otseselt seotud akupatarei laetuse tasemega. Kui pinge akuklemmidel tõuseb üle 14,2 V, siis relee rakendub ja avab jõutransistori miinusahela.

Omakorda avaneb transistoril üleminek, mis ühendab otsküttega lambi akuga. Selle tulemusena vabaneb laadimisvool läbi hõõglambi niidi. Kui pinge akuklemmidel langeb, toimub vastupidine protsess. Nii toetatakse aku pinge stabiilset taset.

Kuidas töötab ballastiskeem plussiga

Tuulegeneraatori ballast-laadimiskontrolleri veidi moderniseeritud variant on teine skeem relee-regulaatoril, millel on plussjuhtkontakt. Näiteks sobivad releed «VAZ»-i automarkidelt.

Erinevus eelmisest skeemist on tahkisrelee, näiteks GTH6048ZA2 voolutugevusega 60 A, kasutamine transistori asemel. Eelised on ilmsed: skeem näeb välja veelgi lihtsam ja samal ajal on see usaldusväärsem ja tõhusam.

Veel üks lihtsaim skeemilahendus tuulegeneraatori akulaadimiskontrolleri kokkupanekuks. Skeemi tõhusus ja usaldusväärsus suureneb tänu tahkisrelee (+) kasutamisele selles.

Selle lihtsa lahenduse eripära on otsene ühendamine tuulegeneraatori aku klemmidega. Laadimiskontrolleri juhtmed on samuti paigutatud otse aku kontaktidele.

Tegelikult ei ole need kaks skeemi osa omavahel kuidagi seotud. Tuulegeneraatori pinge antakse akule pidevalt. Kui pinge akuklemmidel jõuab väärtuseni 14,2 V, lülitab tahkisrelee koormuse sisse mahalaadimiseks. Nii kaitseb seade akut ülelaadimise eest.

Siin võib ballastkoormuseks olla mitte ainult hõõglamp. Täiesti võimalik on ühendada mis tahes muu seade, mis on ette nähtud voolutugevusele kuni 60 A. Näiteks elektriline torukujuline küttekeha.

Mis on selle skeemi juures veel oluline – tahkisrelee toimet iseloomustab sujuvalt kasvav amplituud. Sisuliselt on tegemist professionaalselt valmistatud PWM-kontrolleri efektiga.

Keerukam kontrolleriskeemi variant

Kui eelmine laadimiskontrolleri skeemilahendus meenutab vaid PWM-seadet (impulsi laiusmodulatsioon), siis siin realiseeritakse see põhimõte konkreetselt.

See kontrolleri skeem kolmefaasilise generaatoriga tuulegeneraatori jaoks erineb mõningate keerukuste poolest, kuna see eeldab mikroskeemide – eelkõige väljatransistoridel põhinevate operatsioonivõimendite – kasutamist TL084 koostises.

Siiski ei näe see montaažiplaadil nii keeruline välja kui paberilehel.

Skeemilahendus kontrolleri ise kokkupanemiseks, kus kasutatakse mikroskeemi TL084. Tööpõhimõte on samuti üles ehitatud relee abil režiimide vahetamiseks, kuid on võimalus reguleerida väljalülituspunkte (+)

Nagu eelmistes lahendustes, kasutatakse reele lülituselemendina ballastkoormuse jaoks. Relee on mõeldud töötamiseks 12-voldise akuga, kuid soovi korral saab valida 24-vatise mudeli.

Ballasttakisti on valmistatud võimsa takistina (keritud keraamikale nikkelkroomist). Tööpingevahemiku (11.5–18 V) reguleerimiseks kasutatakse skeemis muutuvtakisteid, mis on lülitatud mikroskeemi TL084 juhtimisahelasse.

Selline tuuliku aku laadimiskontroller töötab järgmiselt. Tuulegeneraatorist saadud kolmefaasiline vool alaldatakse toitedioodide abil.

Dioodsilla väljundil tekib alalispinge, mis antakse skeemi sisendisse läbi relee kontakti, täiendava dioodi, aku ja edasi ahelasisesele stabilisaatorile (78L08) ning TL084 mikroskeemi sisendisse.

Trigeri ümberlülitamise hetk ühte olekusse määratakse muutuvtakistite (Low V ja High V) alumise ja ülemise pingeläve väärtustega.

Kuni akuklemmidel on pinge, mis ei ületa 14,2 volti (vastab R High V seadistusele), toimub laadimine. Niipea kui väärtused suurenevad, annab operatsioonivõimendi TL084 signaali transistori baasile, millega juhitakse releed.

Isetehtud toode vastavalt skeemile mikroskeemiga TL084. Kõik on ülima lihtsusega, isegi kvaliteetse trükkplaadi asemel on valitud plaadike pindmontaažiks. Sellised hetked rõõmustavad alati isetehtud konstruktsioonide puhul.

Relee rakendub, skeemi toiteahel katkeb ja sulgub ballasttakistile. Ballastist vabastamine toimub kuni aku tühjenemiseni, mis on lähedane muutuvtakisti Low V seadistuse väärtusele.

Niipea kui see väärtus on saavutatud, lülitab teine operatsioonivõimendi TL084 skeemi vastupidisesse olekusse. Nii toimib kontroller.

Hiina elektrooniline alternatiiv

Tuulegeneraatori kontrolleri ise valmistamine on prestiižne asi. Kuid arvestades elektroonikatehnoloogiate arengu kiirust, kaotab ise kokkupanemise mõte sageli oma aktuaalsuse. Pealegi on suur osa pakutavatest skeemidest juba moraalselt vananenud.

Tuleb odavam osta juba valmis toode, mis on tehtud professionaalselt, kvaliteetse kokkupanekuga, kasutades kaasaegseid elektroonikakomponente. Näiteks sobiva seadme mõistliku hinnaga saab osta Aliexpressist.

Hiina saidi pakkumiste valik on muljetavaldav. Erineva võimsusega tuulegeneraatorite kontrollerid müüakse hinnaga alates 10 €. Kui sellele summale tugineda, siis seadme ise kokkupanemine ei ole kindlasti küünalt väärt.

Näiteks Hiina portaali pakkumiste hulgas on mudel 600-vatisele tuulikule. Seade hinnaga 10,70 € sobib tööks 12/24 V akudega, töövoolu režiimis kuni 30 A.

Üsna korralik, 600-vatisele tuulegeneraatorile mõeldud laadimiskontroller Hiina teostuses. Sellise seadme saab tellida Hiinast ja saada postiga umbes pooleteise kuuga.

Kvaliteetne ilmastikukindel kontrolleri korpus mõõtmetega 100x90 mm on varustatud võimsa jahutusradiaatoriga. Korpuse teostus vastab kaitseklassile IP67. Välistemperatuuride vahemik –35 kuni +75 °C. Korpusele on paigutatud tuulegeneraatori olekurežiimide valgusindikaator.

Tekib küsimus, mis mõte on kulutada aega ja vaeva lihtsa konstruktsiooni ise kokkupanemisele, kui on reaalne võimalus osta midagi sarnast ja tehniliselt tõsist?

Noh, kui sellest mudelist ei piisa, on hiinlastel valikuid, mis on päris 'lahedad'. Nii on uute saabumiste hulgas märgatud mudel võimsusega 2 kW tööpingele 96 V.

Hiina toode uute saabumiste nimekirjast. Tagab akude laadimise kontrolli, töötades koos 2 kW tuulegeneraatoriga. Võtab sisendpinge kuni 96 V.

Tõsi, selle kontrolleri hind on juba viis korda kallim kui eelmise arenduse oma. Kuid jällegi, kui võrrelda ise sarnase valmistamise kulusid, tundub ostmine mõistliku lahendusena.

Ainuke asi, mis Hiina toodetes häirib, on see, et neil on komme ootamatult töö lõpetada kõige ebamugavamatel hetkedel. Seetõttu tuleb ostetud seadet sageli viimistleda – loomulikult oma kätega. Kuid see on oluliselt kergem ja lihtsam kui tuulegeneraatori laadimiskontrolleri nullist ise tegemine.

Isetegijatele on meie saidil seeria artikleid, mis on pühendatud tuulegeneraatorite valmistamisele:

1. Tuulegeneraator autogeneraatorist oma kätega: tuuliku kokkupaneku tehnoloogia ja vigade analüüs
2. Kuidas ehitada tuulegeneraatori labasid ise: näited tuuliku labade isevalmistamisest
3. Tuulegeneraator pesumasinast ise: juhend tuuliku kokkupanemiseks
4. Kuidas arvutada tuulegeneraatorit: valemid ja praktiline arvutusnäide

Järeldused ja kasulik video teemal

Soov teha ise kodus kasutatavat seadet on mõnikord tugevam kui lihtsam lahendus – odava seadme ostmine. Vaadake videost, mis sellest sai:

Hinnates iseseisva elektroonika valmistamise väljavaateid, sõltumata selle otstarbest, tuleb tõdeda, et isetegijate ajastu on lõppemas.

Turg on üleküllastunud valmis elektroonikaseadmete ja moodulkomponentidega, mis sobivad praktiliselt iga kodumasina jaoks. Huvilistel elektroonikutel jääb nüüd ainus tegevus – koduste ehituskomplektide kokkupanek.

Kas on midagi lisada või tekkis küsimusi tuulegeneraatori kontrollerite kokkupaneku ja kasutamise teemal? Võite jätta kommentaare, esitada küsimusi ja lisada oma isetegemiste fotosid – kontaktvorm asub alumises plokis.