Hogyan készítsünk szélgenerátor-vezérlőt saját kezűleg: felépítés, működési elv, összeállítási rajz

A szélgenerátor mechanikai felépítése önmagában csupán egy része a teljes értékű szélenergia-rendszernek. A teljes mértékben használható rendszer a mechanikai szerkezeten kívül számos elektronikai egységet is tartalmaz.

Így például elengedhetetlen a szélgenerátor vezérlője – egy olyan eszköz, amelynek a feladata az akkumulátor töltési paramétereinek stabilizálása a szélkerék működése közben.

Nézzük meg, milyen funkciókat lát el az eszköz, és bemutatunk néhány házilag összeállítható vezérlő kapcsolási rajzot. Emellett ismertetjük a működési sajátosságokat és azt, hogy érdemes-e kínai elektronikus egységet vásárolni a szélgenerátorhoz.

Szélgenerátorok és akkumulátor-töltésvezérlők

Ha a mechanikai szélkereket magunk is el tudjuk készíteni, vajon el lehet-e készíteni házilag a szélkerék vezérlőjét is?

Ahhoz, hogy legyen némi fogalmunk a szélgenerátorok vezérlőiről, és sikeresen el tudjuk készíteni ezt a berendezést saját kezűleg, nem árt ismerni néhány alapvető tudnivalót ezekről az eszközökről.

Az akkumulátorokat kiszolgáló szabályozó elsősorban az akkumulátorok töltési folyamatának vezérlésére szolgál. Ez az alapvető funkciója, de feltételesen számos további alfunkcióra bontható.

Például az egyik funkció a töltőáram és az önkisülési áram figyelését végzi. Egy másik funkció a hőmérséklet és a nyomás mérésére irányuló műveleteket hajt végre. A harmadik pedig az energiaáramok különbségének kompenzálásáért felel, amikor az akkumulátor töltése a terhelés áramfogyasztásával egyidejűleg történik.

Kis teljesítményű szélgenerátor akkumulátorának töltésvezérlője. A rendszer egyes paramétereinek ellenőrzése a beépített LCD-kijelzőn keresztül történik.

Az ipari gyártású készülékek teljes körű funkcionalitással rendelkeznek. Az amatőr konstrukciókról azonban ez nem mondható el. Az otthon, házilag, legegyszerűbb kapcsolási megoldások alapján készült eszközök távol állnak a tökéletes modellektől.

Ennek ellenére működnek, és elég termelékenyen lehetővé teszik a szélturbinák különböző típusainak üzemeltetését. Általában a házilag készített szerkezetekben csak egy funkció valósul meg – a túlfeszültség és a mélykisülés elleni védelem.

A kézzel készített szélturbinák vezérlőinek egyik számos változata. Az ilyen szerkezeteket egyszerű műszaki megoldások és a legegyszerűbb szerelési kivitel jellemzi.

Miért kötelező a vezérlő beépítése a szélturbina rendszerébe?

Mert az akkumulátor energiaellátási üzemmódjában a vezérlő alkalmazása nélkül kellemetlen következményekre lehet számítani:

1. Az akkumulátor szerkezetének leromlása az ellenőrizetlen kémiai folyamatok miatt.
2. Az elektrolit nyomásának és hőmérsékletének ellenőrizetlen növekedése.
3. Az akkumulátor újratöltési képességének elvesztése a hosszú távú kisütés miatt.

A szélturbina-telepítés áramkörének töltésvezérlője általában különálló elektronikus modul formájában készül. Ez a modul eltávolítható és gyorsan leválasztható. Az ipari gyártású készülékeket kötelezően felszerelik az üzemmódok és állapotok jelzésével – fényjelzéssel vagy a kijelzőn keresztül vizuálisan továbbított információval.

A gyakorlatban kétféle eszköz alkalmazható – a szélturbina házába közvetlenül beépíthető és az akkumulátorhoz csatlakoztatható.

Házilag összeállítható kapcsolási megoldások

Az első házilag készített szélturbinák megjelenése óta a vezérlők áramköri megoldásainak száma többszörösére nőtt. Számos áramkőri fejlesztés messze nem tökélletes, de vannak olyan változatok is, amelyekre érdemes odafigyelni.

A háztartási használathoz természetesen az egyszerű, kis anyagi ráfordítást igénylő, hatékony és megbízható kapcsolások a relevánsak.

Ezekből a követelményekből kiindulva a kezdés egy olyan szélturbina-vezérlővel lehetségés, amely autók relé-szabályozoín alapul. A kapcsolásban alkalmazhatók mind a negatív, mind a pozitív vezérlőérintkezős relék.

Ez a változat a kevés alkatrésszel és a legegyszerűbb szereléssel vonz. Mindössze egy relére, egy teljesítménytranzisztorra (térvezérlésű), egy ellenállásra lesz szükség.

Egy ismeretlen elektronikus által kézzel megrajzolt vezérlőkapcsolás. Itt minden egyszerű és érthető, felesleges szavak nélkül. Tulajdonképpen, ahogy maga a megoldás technológiája is. Minimum alkatrész – maximum megatakarítás (+)

A kapcsolás a „ballaszt” nevet viseli, mivel egy szokásos izzólámpa formájú kiegészítő terhelést használ. Így az alkatrészek listája még egy elemmel – egy lámpával – bővül.

A rendszer teljesítményétől függően egy 12 voltos autóizzót (vagy több izzót) használnak. Ezen elem helyett más típusú terhelőellenállás is alkalmazható: nagy teljesítményű ellenállás, elektromos fűtőtest, ventilátor stb.

A „ballaszt” kapcsolás működése a negatív oldalon

Az autó relé-szabályzó működése közvetlenül kapcsolódik az akkumulátor töltöttségi szintjéhez. Ha az akkumulátor kapcsain a feszültség 14.2 volt főlé emelkedik, a relé kiold, és megszakítja a teljesítménytranzistzor negatív áramkörét.

A tranzisztoron ekkor egy átmenet nyílik, amely az izzólámpát az akkumulátorhoz csatlakoztatja. Ennek eredménykénnt a töltőáram az izzólámpa izzószálán keresztül távozik. Amikor az akkumulátor kapcsain csökken a feszültség, a folyamat fordított. Íly módon biztosított az akkumulátor stabíl feszültségszintjének fentartása.

Hogyan működik a „ballaszt” kapcsolás a pozitív oldalon

A szélturbína «ballaszt» töltésszabályozójának kissé továbbfejlesztett váltózata a második, pozitív vezérlőérintkezővel ellátott relé-szabályzó áramkör. Például a «VAZ» márkajú autók reléi megfelelőek.

A különbség az előző áramkörhöz képet egy szilárdtestrelé, például a GTH6048ZA2 (60A-es) alkalmazása a tranzisztor helyett. Az előnyök nyilvánvalóak: az áramkör még egyszerűbbnek tűnik, miközben nagyobb megbízhatóságot és hatékonyságot biztosít.

Még egy egyszerűbb áramkörtechnikai megoldás a szélturbina akkumulátor töltésszabályozójának összeállításához. Az áramkör hatékonysága és megbízhatósága nő a benne alkalmazott szilárdtestrelé (*) révén.

Ennek az egyszerű megoldásnak a jellemzője a szélturbína generáttorának akkumulátorára való közvetlen csatlakoztatása a kapcsokra. A töltésszabályozó vezetékei is közvetlenül az akkumulátor érintkezőire vannak csatlakoztatva.

Valójában az áramkör e két része semmilyen módon nem kapcsolódik egymáshoz. A szélturbínából érkező feszültség folyamatosan az akkumulátorra kerül. Amikor az akkumulátor kapcsain a feszültség eléri a 14.2 V értékét, a szilárdtestrelé csatlakoztatja a terhelést a levezetéshez. Íly módon a készülék megvédi az akkumulátort a túltöltéstől.

Itt ballasztterhelésként nem csak izzólámpa szolgálhat. Teljesen lehetséges bármilyen más, legfeljebb 60 A-es áramerősségre tervezett eszköz csatlakoztatása. Például elektromos csőfűtő.

Még egy fontos dolog ebben az áramkörben – a szilárdtestrelé működését folyamatosan növekvő amplitúdó jellemzi. Lényegében egy professzionális PWM-vezérlő hatásával van dolgunk.

A vezérlő kapcsolás bonyolultabb változata

Ha az előző változat áramköri megoldása az akkumulátor töltésszabályozójának csak emlékeztet a PWM (szélesség-imulzus moduláció) eszközre, itt ez az elv konkrétan megvalósul.

Ez a szélturbinához való vezérlőáramkör háromfázisú generátorral bizonyos bonyodalmakkal jár, mivel mikroáramkörök – konkrétan térhatású tranzisztoros műveleti erősítők – használatát feltételezi a TL084 összeállítás részeként.

Azonban a szerelőlapon minden nem tűnik olyan bonyolultnak, mint a papírlapon.

Kapcsolási megoldás a vezérlő saját kezű összeszereléséhez, ahol a TL084 mikroegységet használják. A mükődési elv szintén relékkel van kialakítva a módok kapcsolásához, de lehőség van a levágási pontok beállítására is (+).

Ugyanúgy, mint az előző megoldásokban, a relét kapcsolóelemként használják az előtét terheléshez. A relé 12 voltos akkumulátorral való műkődésre van méretezve, de szükség esetén választható 24 wattos modell is.

A ballasztellenállás nagy teljesítményű ellenállásként van kialakítva (kerámiára tekert nikróm). A feszültségtartomány (11,5–18 V) beállításához potenciométereket használnak az áramkörben, amelyek a TL084 mikroelektronikai egység vezérlőáramkörébe vannak bekötve.

Az ilyen szélturbina akkumulátortöltő vezérlő a következőképpen működik. A szélgenerátorból érkező háromfázisú áramot teljesítménydiódák egyenirányítják.

A diódahíd kimenetén egyenfeszültség keletkezik, amely a relé érintkezőin, egy kiegészítő diódán, az akkumulátoron keresztül, majd a belső feszültségszabályozóra (78L08) és a TL084 egység bementére kerül.

A trigger egyik állapotba való átkapcsolásának pillanatát a potenciométerek (Low V és High V) alsó és felső feszültségküszöbértékei határozzák meg.

Amíg az akkumulátor kapcsain a feszültség nem haladja meg a 14,2 voltot (megfelel az R High V beállítási értékének), addig töltés történik. Amint az értékek növekedni kezdenek, a TL084 műveleti erősítő jelet küld a tranzisztor bázisára, amely a relét vezérli.

A TL084 chipes kapcsolási rajz alapján saját kezűleg megvalósított termék. Minden rendkívül egyszerű, még a minőségi nyomtatott áramkör helyett is huzalozós áramköri lapot választottak. Az ilyen megoldások mindig örömet okoznak a házilag készített szerkezeteknél.

A relé működésbe lép, az áramkör táplálása megszakad, és a ballasztellenállásra kapcsolódik. A ballasztos kiürítés addig tart, amíg az akkumulátor lemerülése megközelíti a Low V potenciométer beállítási értékét.

Amint ez az érték elérődik, a TL084 második műveleti erősítője visszakapcsolja az áramkört az ellenkező állapotba. Így működik a vezérlő.

Kínai elektronikus alternatíva

A szélturbina-vezérlő saját kezű elkészítése presztízsés. Az elektronikai technológiák fejlődési ütemét figyelembe véve azonban a saját összeszerelés értelme gyakran elveszti aktualitását. Ráadásul a kínált áramkörök nagy része már erkolcsileg elavult.

Olcsóbbnak bizonyul megvásárolni egy már kész, professzionálisan elkészített, kiváló minőségű szereléssel rendelkező, modern elektronikai alkatrészekből álló terméket. Például egy megfelelő eszközt ésszerű áron meg lehet vásárolni az Aliexpressen.

A kínai weboldal kínálata lenyűgöző. A szélgenerátorok vezérlői különböző teljesítményszinteken 4000 Ft-tól kaphatók. Ha ezt az összeget vesszük alapul, a készülék saját kezű összeszerelése szempontjából a játék egyértelműen nem éri meg a fáradságot.

Például a kínai portál kínálatában van egy 600 wattos szélturbinához való modell. A 4280 Ft-os készülék alkalmas 12/24 voltos akkumulátorokkal való munkára, maximum 30 A üzemi áram mellett.

Egy meglehetősen tisztességes, 600 wattos szélturbinához tervezett kínai töltésvezérlő. Egy ilyen eszközt Kínából lehet rendelni, és postán körülbelül egy-másfél hónap alatt megérkezik.

A vezérlő minőségi, minden időjárásnak ellenálló háza 100x90 mm méretű, és erős hűtőbordával van felszerelve. A ház kivitele megeflel az IP67 védettségi osztálynak. A külső hőmérséklet tartomány -35°C és +75°C között van. A házon a szélturbina állapotának fényjelzése található.

Felmérül a kérdés: mi értelme időt és energiát pazarolni egy egyszerű konstrukció saját kezű összeszerelésére, ha valódi lehetőség van hasonló, technikailag komolyabb dolog vásárlására?

Nos, h a z a model nem elég, a kínaiaknál vannak egészen „menő” váltózatok. Pédául az új beérkezések között feltűnt egy 2 kW teljesítményű, 96 voltos üzemi feszültségre tervezett modell.

Kínai termék az új szállítmány listájáról. Egy 2 kW teljesítményű szélturbinával együttműködve bízto síja az akkumulátorok töl tésének szabályozását. Bemenetén legfeljebb 96 voltos feszültséget fogad.

I gaz, ennek a vezérlőnek az ára már ötször magasabb, mint az előző modelé. De meg int, ha összehasonlítjuka hasonló saját kezű összeszerelésénekköltségeit, avásárlás ésszerű megoldásnak tűnik.

Az egyetlen dolog, ami aggasztó a kínai termékekben, az az, hogy hajlamosak váratlanul leállni a legalkalmatlanabb pillanatokban. Ezért a megvásárolt eszközt gyakran saját kezűleg kell tökéletesíteni – természetesen saját kezűleg. De ez jelentősen könnyebb és egyszerűbb, mint a szélturbina töltésvezérlőjét a nulláról saját kézzel megépíteni.

A hobbi barkácsok számára weboldalunkon található egy cikksorozat a szélturbinák készítéséről:

1. Házilag készített szélgnerátr autógnerátrból: a szélturbina összeszerelésének technológiája és a hibák elemzése
2. Hogyan készítsen széllapátokat szélgenerátorhoz saját kezűleg: példák a szélkeréklapátok házi elkészítéséhez
3. Szélgenerátor mosógépből: útmutató a szélkerék összeszereléséhez Önnek
4. Hogyan számítsa ki a szélgenerátort: képletek + gyakorlati számítási pél

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A házi használatra szánt berendezések saját kezűleg történő elkészítésének vágya néha erősebb, mint az egyszerűbb megoldás – egy olcsó készülék megvásárlása. Hogy mi lett belőle, azt nézze meg a videóban:

Értékelve az elektronika saját kezű elkészítésének kilátásait, függetlenül annak rendeltetésétől, el kell gondolkodnia azon, hogy a 'barkácsolók' korszaka véget ér.

A piac túltelített kész elektronikai eszközökkel és moduláris alkatrészekkel, szinte minden háztartási termékhez. Az amatőr elektronikusok számára már csak egyetlen dolog maradt: otthoni építőkészletek összeszerelése.

Van mit hozzátennie, vagy kérdései merültek fel a szélgenerátor vezérlőinek összeszerelésével és használatával kapcsolatban? Írhat megjegyzéseket, tehet fel kérdéseket, és tölthet fel fényképeket saját barkácsolásairól – a kapcsolatfelvételi űrlap az alsó blokkban található.