Postul explică un circuit electronic simplu de controlare a sarcinii sau de reglare care reglează și controlează automat viteza de rotație a unui sistem de generare hidro-electrică prin adăugarea sau deducerea unei serii de sarcini fictive. Procedura asigură o tensiune stabilizată și o ieșire de frecvență pentru utilizator. Ideea a fost cerută de domnul Aponso

Specificatii tehnice:

Mulțumesc pentru răspuns și am fost în afara țării timp de două săptămâni. Mulțumim pentru informații și circuitul temporizator funcționează foarte bine acum.
Cazul II, am nevoie de controler electronic de încărcare (ELC) Centrala mea hidroelectrică este de 5 kw monofazată 220V și 50Hz și trebuie să controlez puterea în exces folosind ELC. Vă rugăm să oferiți un circuit fiabil pentru cerința mea
Din nou

Design-ul

Dacă sunteți unul dintre acei oameni norocoși care au un pârâu care curge liber, un râu sau chiar o mică cădere activă de apă lângă curtea din spate, vă puteți gândi foarte bine să-l transformați în electricitate gratuită pur și simplu instalând un mini generator hidro în calea debitul de apă și acces la electricitate gratuită pe toată durata vieții.

Cu toate acestea, principala problemă cu astfel de sisteme este viteza generatorului care afectează direct specificațiile de tensiune și frecvență ale acestuia.

Aici, viteza de rotație a generatorului depinde de doi factori, puterea debitului de apă și sarcina legată de generator. Dacă oricare dintre acestea se modifică, viteza generatorului se modifică și provoacă o scădere sau o creștere echivalentă a tensiunii și frecvenței sale de ieșire.

După cum știm cu toții că pentru multe aparate sunt frigidere, curent alternativ, motoare, mașini de găurit, etc. Tensiunea și frecvența pot fi cruciale și pot fi direct legate de eficiența lor, astfel orice modificare a acestor parametri nu poate fi luată ușor.

Pentru a aborda situația de mai sus, astfel încât tensiunea și frecvența să fie menținute în limite tolerabile, un ELC sau un controler electronic de sarcină este utilizat în mod normal cu toate sistemele hidroelectrice.

Deoarece controlul debitului de apă nu poate fi o opțiune fezabilă, controlul sarcinii într-un mod calculat devine singura ieșire pentru problema discutată mai sus.

De fapt, acest lucru este destul de simplu, este vorba despre utilizarea unui circuit care monitorizează tensiunea generatorului și pornește sau oprește câteva sarcini fictive care, la rândul lor, controlează și compensează creșterea sau scăderea vitezei generatorului.

Două circuite simple de control electronic de sarcină (ELC) sunt discutate mai jos (proiectate de mine), care pot fi construite cu ușurință acasă și utilizate pentru reglementarea propusă a oricărei minihidrocentrale. Să învățăm operațiunile lor cu următoarele puncte:

Circuit ELC folosind IC LM3915

Primul circuit care folosește câteva circuite integrate LM3914 sau LM3915 în cascadă sunt în principiu configurate ca un circuit driver de detector de tensiune în 20 de trepte.

O intrare variabilă de la 0 la 2,5 V DC la pinul său # 5 produce un răspuns secvențial echivalent la cele 20 de ieșiri ale celor două circuite integrate, începând de la LED-ul 1 până la LED-ul 20, adică la 0,125 V, primul LED se aprinde. în timp ce intrarea atinge 2,5V, al 20-lea LED se aprinde (toate LED-urile sunt aprinse).

Orice dintre acestea are ca rezultat comutarea ieșirilor LED intermediare corespunzătoare.

Să presupunem că generatorul este cu specificații de 220V / 50Hz, înseamnă că scăderea vitezei ar duce la scăderea tensiunii specificate, precum și a frecvenței, și invers.

În primul circuit ELC propus, reducem 220V la potențialul scăzut necesar DC printr-o rețea de împărțire a rezistorului și alimentăm pinul 5 al IC-ului astfel încât primele 10 LED-uri (LED # 1 și restul punctelor albastre) să se lumineze.

Acum, aceste pin-uri LED (de la LED # 2 la LED # 20) sunt, de asemenea, atașate cu sarcini fictive individuale prin intermediul driverelor de mosfet individuale, în plus față de sarcina internă.

Sarcinile utile domestice sunt conectate printr-un releu la ieșirea LED # 1.

În condițiile de mai sus, se asigură că la 220V, în timp ce toate încărcările domestice sunt utilizate, 9 încărcări inactiv suplimentare se aprind și se compensează pentru a produce necesarul de 220V @ 50Hz.

Acum, să presupunem că viteza generatorului tinde să crească peste semnul de 220V, acest lucru ar influența pinul 5 al IC-ului, care ar schimba în mod corespunzător LED-urile marcate cu puncte roșii (de la LED # 11 și în sus).

Pe măsură ce aceste LED-uri sunt aprinse, sarcinile fictive corespunzătoare se adaugă la joc, astfel stoarce viteza generatorului astfel încât acesta să fie restabilit la specificațiile sale normale, deoarece acest lucru se întâmplă, sarcinile fictive sunt din nou oprite în secvența din spate, acest lucru se aprinde auto-reglabil astfel încât viteza motorului să nu depășească niciodată valorile normale.

Apoi, să presupunem că turația motorului tinde să scadă din cauza puterii mai reduse a debitului de apă, LED-urile marcate cu albastru pornesc oprindu-se secvențial (pornind de la LED-ul 10 și în jos), aceasta reduce sarcinile fictive și, la rândul său, eliberează motorul de sarcina excesivă, restabilind astfel viteza sa către punctul inițial, în acest proces sarcinile tind să pornească / opresc secvențial pentru a menține viteza exactă recomandată a motorului generatorului.

Sarcinile fictive pot fi selectate conform preferințelor utilizatorului și specificațiilor condiționale. O creștere de 200 de wați pe fiecare ieșire LED ar fi probabil cea mai favorabilă.

Încărcăturile fictive trebuie să aibă o natură rezistivă, cum ar fi lămpi incandescente de 200 wați sau bobine de încălzire.

Diagrama circuitului

Circuit ELC folosind PWM

A doua opțiune este destul de interesantă și chiar mai simplă. Așa cum se poate vedea în diagrama dată, câteva 555 IC-uri sunt utilizate ca generator PWM care își modifică rația de marcă / spațiu ca răspuns la nivelul de tensiune variabil corespunzător alimentat la pinul 5 al IC2.

“ce este o întrerupere? ”

O sarcină fictivă de putere mare calculată bine este atașată cu o singură etapă de control Mosfet la pinul 3 al IC # 2.

Așa cum s-a discutat în secțiunea de mai sus, și aici se aplică o tensiune continuă de probă DC mai mică, corespunzătoare 220V, la pinul 5 al IC2, astfel încât luminile de sarcini fictive să se adapteze cu sarcinile interne pentru a menține ieșirea generatorului în intervalul 220V.

Acum, să presupunem că viteza de rotație a generatorului se îndreaptă spre partea superioară, ar crea o creștere echivalentă a potențialului la pinul 5 al IC2, care, la rândul său, ar da naștere unui raport de marcă mai mare la mosfet, permițându-i să conducă mai mult curent la sarcină. .

Odată cu creșterea curentului de sarcină, motorul ar fi mai greu să se rotească, așezându-se astfel la viteza inițială.

Exact opusul se întâmplă atunci când viteza tinde să se deplaseze spre niveluri mai mici, atunci când sarcina fictivă este slăbită pentru a ridica viteza motorului la specificațiile sale normale.

Un „tragere de război” continuă continuă, astfel încât viteza motorului să nu se deplaseze niciodată prea mult din specificațiile cerute.

Circuitele ELC de mai sus pot fi utilizate cu toate tipurile de sisteme de microhidro, sisteme de mori de apă și, de asemenea, sisteme de moară eoliană.

Acum să vedem cum putem folosi un circuit ELC similar pentru reglarea vitezei și frecvenței unei unități de generare a morii de vânt. Ideea a fost cerută de domnul Nilesh Patil.

Specificatii tehnice

Sunt un mare fan al circuitelor dvs. electronice și al hobby-ului pentru a-l crea. Practic, sunt din zona rurală, unde problema de 15 ore de la întreruperea curentului electric cu care ne confruntăm în fiecare an

Chiar dacă doresc să cumpăr un invertor care nu se încarcă din cauza unei căderi de curent.

Am creat un generator de mori eoliene (în cost foarte ieftin), care va susține încărcarea bateriei de 12 v.

Pentru același lucru, vreau să cumpăr un controler de turbină de încărcare a fabricii eoliene, care este prea costisitor.

Deci, planificați să creați propriul nostru, dacă aveți un design potrivit de la dvs.

Capacitate generator: 0 - 230 AC Volt

intrare 0 - 230 v c.a. (variază în funcție de viteza vântului)

ieșire: 12 V c.c. (curent de creștere suficient).

Manipularea suprasolicitării / descărcării / încărcării fictive

Puteți, vă rog, să sugerați sau să mă ajutați să-l dezvolt și să solicitați componentele și PCB-urile dvs.

Mai pot avea nevoie de același circuit odată ce reușesc.

Design-ul

Proiectarea solicitată mai sus poate fi implementată pur și simplu utilizând un transformator de coborâre și un regulator LM338, așa cum am discutat deja în multe dintre postările mele mai devreme.

Proiectarea circuitului explicată mai jos nu este relevantă pentru solicitarea de mai sus, ci abordează mai degrabă o problemă mult mai complexă în situațiile în care un generator de moară de vânt este utilizat pentru a opera sarcini de curent alternativ alocate cu specificațiile de frecvență de rețea 50Hz sau 60Hz.

Cum funcționează un ELC

Un controler electronic de sarcină este un dispozitiv care eliberează sau sufocă viteza unui motor generator de electricitate asociat prin reglarea comutării unui grup de sarcini fictive sau de încărcare conectate paralel cu sarcinile utile reale.

Operațiunile de mai sus devin necesare deoarece generatorul în cauză poate fi acționat de o sursă neregulată, variabilă, cum ar fi o apă care curge dintr-un pârâu, râu, cascadă sau prin vânt.

Deoarece forțele de mai sus pot varia semnificativ în funcție de parametrii asociați care le guvernează magnitudinile, generatorul ar putea fi, de asemenea, forțat să își mărească sau să scadă viteza în consecință.

O creștere a vitezei ar însemna o creștere a tensiunii și a frecvenței care, la rândul său, ar putea fi supusă sarcinilor conectate, provocând efecte nedorite și deteriorarea sarcinilor.

Adăugarea încărcărilor de golire

Prin adăugarea sau deducerea sarcinilor externe (încărcări de descărcare) de-a lungul generatorului, viteza acestuia ar putea fi contracarată eficient împotriva sursei forțate de energie, astfel încât viteza generatorului să fie menținută aproximativ la nivelurile specificate de frecvență și tensiune.

Am discutat deja despre un circuit electronic simplu și eficient al controlerului de sarcină într-una din postările mele anterioare, ideea actuală este inspirată din acesta și este destul de similară cu acel design.

Figura de mai jos arată cum poate fi configurat ELC propus.

Inima circuitului este IC LM3915, care este în esență un driver LED dot / bar utilizat pentru afișarea variațiilor de intrare de tensiune analogică alimentate prin iluminări LED secvențiale.

Funcția de mai sus a IC a fost exploatată aici pentru implementarea funcțiilor ELC.

Generatorul de 220V este coborât mai întâi la 12V DC printr-un transformator de coborâre și este utilizat pentru alimentarea circuitului electronic format din IC LM3915 și rețeaua asociată.

Această tensiune rectificată este, de asemenea, alimentată la pinul 5 al IC-ului, care este intrarea de detectare a IC-ului.

Generarea de tensiuni de detectare proporțională

Dacă presupunem că 12V de la transformator sunt proporționale cu 240V de la generator, implică faptul că dacă tensiunea generatorului crește la 250V ar crește 12V de la transformator proporțional la:

12 / x = 240/250

x = 12,5V

În mod similar, dacă tensiunea generatorului scade la 220V, ar scădea proporțional tensiunea transformatorului la:

12 / x = 240/220
x = 11V

și așa mai departe.

Calculele de mai sus arată clar că RPM, frecvența și tensiunea generatorului sunt extrem de liniare și proporționale între ele.

În proiectarea propusă a circuitului electronic al controlerului de sarcină de mai jos, tensiunea rectificată alimentată la pinul 5 al IC-ului este ajustată astfel încât, cu toate sarcinile utilizabile pornite, să existe doar trei sarcini fictive: lampa # 1, lampa # 2 și lampa # 3 permis să rămână pornit.

Aceasta devine o configurație controlată în mod rezonabil pentru controlerul de sarcină, desigur gama variațiilor de ajustare ar putea fi configurată și ajustată la diferite magnitudini în funcție de preferințele și specificațiile utilizatorilor.

Acest lucru se poate face prin ajustarea aleatorie a presetării date la pinul 5 al IC sau utilizând diferite seturi de sarcini pe cele 10 ieșiri ale IC.

Configurarea ELC

Acum, cu configurarea menționată mai sus, să presupunem că generatorul funcționează la 240V / 50Hz cu primele trei lămpi din secvența IC pornite și, de asemenea, toate sarcinile utile exterioare (aparatele) pornite.

În această situație, dacă câteva dintre aparate sunt oprite, scutesc generatorul de o anumită sarcină, rezultând o creștere a vitezei sale, cu toate acestea, creșterea vitezei ar crea, de asemenea, o creștere proporțională a tensiunii la pinul 5 al IC.

Acest lucru va determina IC să pornească pin-urile sale ulterioare în ordinea prin care pornirea poate fi lampa # 4,5,6 și așa mai departe până când viteza generatorului este înăbușită pentru a menține viteza și frecvența alocate dorite.

În schimb, să presupunem că dacă turația generatorului tinde să se semene din cauza condițiilor de energie sursă degradante ar determina IC să oprească lampa # 1,2,3 unul câte unul sau câteva dintre ele pentru a preveni căderea tensiunii sub set , specificații corecte.

Încărcările fictive sunt terminate secvențial prin etapele tranzistorului tampon PNP și etapele ulterioare ale tranzistorului de putere NPN.

Toate tranzistoarele PNP sunt 2N2907, în timp ce NPN sunt TIP152, care ar putea fi înlocuite cu N-mosfete precum IRF840.

Deoarece dispozitivele menționate mai sus funcționează numai cu curent continuu, ieșirea generatorului este convertită în mod corespunzător în curent continuu prin intermediul unei diode de 10 amp pentru comutarea necesară.

Lămpile ar putea avea o valoare nominală de 200 wați, o valoare nominală de 500 wați sau după cum preferă utilizatorul, precum și specificațiile generatorului.

Diagrama circuitului

Până acum am învățat un circuit electronic de control al sarcinii eficient folosind un concept de comutator de sarcină fictiv multiplu secvențial, aici discutăm despre un design mult mai simplu al aceluiași folosind un concept triac dimmer și cu o singură sarcină.

Ce este un comutator Dimmer

Un dispozitiv de comutare variabilă este ceva cu care toți suntem familiarizați și le putem vedea instalate în casele noastre, birouri, magazine, mall-uri etc.

Un comutator variator este un dispozitiv electronic alimentat de la rețea, care poate fi utilizat pentru controlul unei sarcini atașate, cum ar fi luminile și ventilatoarele, pur și simplu prin variația unei rezistențe variabile asociate numite oală.

Controlul este practic realizat de un triac care este forțat să treacă cu o frecvență de întârziere indusă, astfel încât să rămână PORNIT doar în timpul unei fracțiuni din semiciclurile de curent alternativ.

Această întârziere de comutare este proporțională cu rezistența ajustată a vasului și se modifică pe măsură ce rezistența vasului este variată.

Astfel, dacă rezistența potului este redusă, triacul este lăsat să conducă pentru un interval de timp mai lung pe parcursul ciclurilor de fază, ceea ce permite trecerea unui curent mai mare prin sarcină, iar acest lucru, la rândul său, permite sarcinii să se activeze cu mai multă putere.

În schimb, dacă rezistența potului este redusă, triacul este restricționat să conducă proporțional pentru o secțiune mult mai mică a ciclului de fază, făcând sarcina mai slabă cu activarea sa.

În circuitul electronic de control al sarcinii propus se aplică același concept, totuși aici potul este înlocuit cu un cuplaj opto realizat prin ascunderea unui ansamblu LED / LDR într-o incintă sigilată rezistentă la lumină.

Folosind Dimmer Switch ca ELC

Conceptul este de fapt destul de simplu:

LED-ul din interiorul opto-ului este acționat de o tensiune scăzută proporțional derivată din ieșirea generatorului, ceea ce înseamnă că luminozitatea LED-ului depinde acum de variațiile de tensiune ale generatorului.

Rezistența care este responsabilă de influențarea conducerii triac este substituită de LDR în interiorul ansamblului opto, ceea ce înseamnă că nivelurile de luminozitate ale LED-urilor devin acum responsabile pentru ajustarea nivelurilor de conducere triac.

Inițial, circuitul ELC se aplică cu o tensiune de la generator care funcționează cu o viteză cu 20% mai mare decât rata corectă specificată.

O sarcină fictivă calculată în mod rezonabil este atașată în serie cu ELC, iar P1 este reglat astfel încât sarcina fictivă să lumineze ușor și să regleze viteza și frecvența generatorului la nivelul corect conform specificațiilor necesare.

Aceasta se execută cu toate aparatele externe într-o poziție pornită, care pot fi asociate cu puterea generatorului.

Implementarea de mai sus setează controlerul în mod optim pentru a aborda orice discrepanță creată în viteza generatorului.

Acum, să presupunem că, dacă câteva dintre aparate sunt oprite, acest lucru ar crea o presiune scăzută asupra generatorului, forțându-l să se rotească mai repede și să genereze mai multă energie electrică.

Totuși, acest lucru ar forța, de asemenea, LED-ul din interiorul opto-ului să crească proporțional mai luminos, ceea ce la rândul său ar reduce rezistența LDR, forțând astfel triacul să conducă mai mult și să scurgă proporțional excesul de tensiune prin sarcina fictivă.

Sarcina fictivă care este evident o lampă incandescentă ar putea fi văzută strălucind relativ mai strălucitoare în această situație, consumând puterea suplimentară generată de generator și restabilind viteza generatorului la RPM-ul inițial.