Новая версия контроллера (балластного регулятора напряжения) для ветрогенератора

Как сделать своими руками

При наличии начальных знаний в области электротехники и умении работать паяльником, можно изготовить контроллер для ветровой установки своими руками.

Для этого понадобиться:

• Найти принципиальную схему устройства, соответствующую техническим параметрам ветровой установки (мощность, напряжение).
• В соответствии с выбранной схемой приобрести или подобрать, из имеющихся в наличии, электронные элементы схемы.
• Составить, нарисовать и изготовить монтажную плату, на которой будут размещаться элементы схемы.
• Собрать схему и проверить ее работоспособность.

В технической литературе и на интернет ресурсах, представлено большое количество принципиальных схем контроллеров, которые могут работать с ветровыми генераторами.

Вот некоторые из них:

2.Для ветровой установки и солнечной электростанции, работающих параллельно.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Самодельный ветрогенератор

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Конструкция и принцип работы ветротурбин

Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.

Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:

1. Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
2. Генератор для продуцирования переменного тока.
3. Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
4. Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
5. Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
6. Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.

Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.

Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка

В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.

В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.

Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.

В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%

Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.

В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.

Что такое контроллер заряда?

Функцию контроля за величиной заряда выполняет балластный регулятор, или контроллер. Это электронное устройство, отключающее аккумулятор при возрастании напряжения, или сбрасывающее излишки энергии на потребитель — ТЭН, лампу или иной простой и нетребовательный к некоторым изменениям питания прибор. При падении заряда контроллер переключает АКБ в режим заряда, способствуя восполнению запаса энергии.

Первые конструкции контроллеров были простыми и позволяли только включать торможение вала. Впоследствии функции устройства были пересмотрены, и лишнюю энергию начали использовать более рационально. А с началом использования ветрогенераторов в качестве основного источника питания для дачных или частных домов проблема в использовании лишней энергии отпала сама собой, так как в настоящее время в любом доме всегда найдется, что подключить.

Чертежи ротора

Изобретатель не предоставляет подробные чертежи своих разработок, но в качестве модели для построения лопастей использован принцип математической спирали:

Именно по этой кривой строится каждая из трех лопасть крыльчатки, в сумме образуя сплошную поверхность, близкую по очертаниям при взгляде сбоку к форме конуса. Спираль строится на основе золотого сечения, три лопасти образуют угол между осями в 120°. Конструкторы считают возможным использование множества вариантов изготовления лопастей, главным условием считая использование архимедова винта в качестве основы.

Такое обилие возможностей увеличивает шансы самодеятельных изготовителей ветряков, нуждающихся в создании устройства для своих нужд.

Принцип действия контроллера для ветрогенератора

Для различных типов ветровых генераторов используют различные виды и конструкции контроллеров, но основные принципы работы подобных устройств, можно разделить на два типа, это:

1. Для ветровых установок относительно не большой мощности: при достижении напряжения на клеммах аккумуляторных батарей выше 15,0 В, контроллер перемыкает обмотки генератора, что приводит к остановке вращения лопастей ветровой установки. При снижении напряжения до 13,5 В, контроллер дает команду на разблокировку обмоток, и установка начинает работать в нормальном режиме.
2. Для мощных ветровых установок – в комплекте с электронным блоком контроллера монтируется балластный резистор с большим сопротивлением. При достижении напряжения на клеммах аккумуляторов в 14,0 – 15,0 В, контроллер не отключает ветровую установку, а «лишнюю» энергию сжигает на балластном сопротивлении. В качестве балласта могут быть использованы нагревательные элементы (ТЭНы), служащие для нагрева воды в системах горячего водоснабжения или отопления зданий и сооружений.

Средние цены

Как правило контроллер для ветровой установки изготавливается компанией, производящей ветровые генераторы и поставляется комплектно с прочим оборудование. Однако, по ряду причин, иногда появляется потребность приобрести данный прибор отдельно от основного комплекта. В этом случае необходимо выбрать устройство в соответствии с техническими характеристиками системы и бренда производителя, который является предпочтительнее для каждого индивидуального пользователя.

На рынке данного оборудования представлены следующие, наиболее популярные модели:

«WWS03A-12», производство Китай.

Технические характеристики:

• Мощность — 0.2 кВт;
• Максимальная входная мощность – 0,3 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 9000,00 рублей.

«WWS04A-12», производство Китай.

Технические характеристики:

• Мощность — 0.4 кВт;
• Максимальная входная мощность – 0,6 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 12000,00 рублей.

«WWS10A-24-E», производство Китай.

Технические характеристики:

• Мощность — 1.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
• Технология – PWM;
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 22000,00 рублей.

«Exmork ZKJ-B 1.5 KW-48 Vdc», производство Россия.

Технические характеристики:

• Мощность — 1.5 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +65,0 ℃;
• Габаритные размеры – 430х340х220 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 360х330х200 мм;
• Вес контроллера – 9,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 5,0 кг.

Стоимость устройства – от 27000,00 рублей.

«Exmork ZKJ-B 2KW-24 Vdc», производство Россия.

Технические характеристики:

• Мощность — 2.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 2,5 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
• Вес контроллера – 23,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 15,5 кг.

Стоимость устройства – от 46000,00 рублей.

«Exmork ZKJ-B 5KW-48Vdc», производство Россия.

Технические характеристики:

• Мощность — 5.0 кВт;
• Максимальная входная мощность – 5,5 кВт;
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
• Технология – PWM;
• Внешний блок – ТЭНы;
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
• Вес контроллера – 43,0 кг;
• Вес блока внешних ТЭНов – 17,0 кг.

Китайская электронная альтернатива

Изготовление контроллера ветрогенератора своими руками – дело престижное. Но учитывая скорость развития электронных технологий, нередко смысл самостоятельной сборки теряет свою актуальность. К тому же большая часть предлагаемых схем уже морально устарела.

Вполне приличный, рассчитанный на 600-ваттный ветрогенератор, контроллер заряда в китайском исполнении. Такое устройство можно заказать из Китая и получить через почту примерно за месяц-полтора

Качественный всепогодный корпус контроллера размерами 100 х 90 мм оснащён мощным радиатором охлаждения. Исполнение корпуса соответствует классу защиты IP67. Диапазон внешних температур от – 35 до +75ºС. На корпусе выведена световая индикация режимов состояния ветрогенератора.

Спрашивается, какой резон тратить время и силы на сборку простенькой конструкции своими руками, если есть реальная возможность купить нечто подобное и технически серьёзное? Ну а если этой модели недостаточно, у китайцев имеются варианты совсем «крутые». Так, среди новых поступлений отметилась модель мощностью 2 кВт под рабочее напряжение 96 вольт.

Китайский продукт из списка нового прихода. Обеспечивает контроль заряда батарей, работая в паре с ветрогенератором мощностью 2 кВт. Принимает на входе напряжение до 96 вольт

Правда, стоимость этого контроллера уже в пять раз дороже предыдущей разработки. Но опять же, если соизмерять затраты на производство нечто подобного своими руками, покупка выглядит рациональным решением.

Единственное что смущает в китайских продуктах – они имеют свойство неожиданно прекращать работу в самых неподходящих случаях. Поэтому купленное устройство часто приходится доводить до ума – естественно, своими руками. Но это значительно легче и проще, чем делать контроллер заряда ветрогенератора своими руками с нуля.

Виды

В настоящее время отечественные и зарубежные компании, специализирующиеся на производстве альтернативных источников энергии, а также их комплектующих, выпускают несколько видов контроллеров, успешно работающих в ветровых установках, это:

PWM (ШИМ) контроллеры – устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В аппаратах данного вида осуществляется процесс управления мощностью, путём изменения импульсов, при постоянной частоте.

Достоинствами данного вида являются:

• Относительно не большие габаритные размеры, в сравнении с аналогами;
• Способность к быстродействию в процессе работы;
• Надежность конструкции.
• МРРТ контроллеры – как правило используются в солнечных установках, но могут применяться и в комплекте с ветровыми генераторами. Основой работы устройств данного вида является способность определять точку максимальной мощности, которая характеризуется напряжением и силой тока в конкретный момент времени.

Достоинствами данного вида являются:

Являются наиболее эффективными устройствами, в сравнении с аналогами.

Основной недостаток – более высокая стоимость.

Как повысить рентабельность ветряка для частного дома

Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.

С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.

Специалисты рекомендуют устанавливать оборудование на высоте 10-15 м от земли. Закрепить подобную конструкцию можно двумя способами:

1. Путем бетонирования основы.
2. Используя металлические растяжки.

Наиболее эффективным для генерирования электроэнергии считается комбинирование ветряка и солнечных батарей

Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.

Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.

Где купить

В случае появления потребности приобрести контроллер для ветрогенератора, можно пойти несколькими путями, это:

• В регионе проживания, найти дилера компании, выпускающей подобные изделия.
• Обратиться в торговую организацию, специализирующуюся на продажах технических устройств, связанных с альтернативными источниками энергии.
• Воспользоваться интернетом и найти поставщика модели контроллера, которая интересует пользователя.

У каждого варианта есть свои достоинства и недостатки. Так в случае приобретения через интернет, контроллер будет стоит дешевле, но о помощи специалистов с его выбором, рассчитывать не приходится. К тому же, в этом случае, вряд ли удастся воспользоваться гарантией, даваемой производителем, в случае необходимости выполнения гарантийного ремонта.

При покупке у дилера или в специализированной компании, специалисты помогут выбрать требующуюся в конкретном случае модель контроллера, но такая покупка обойдется значительно дороже.

Технические характеристики

При покупке контроллера заряда для ветрогенератора необходимо внимательно изучить его техпаспорт. При выборе важны характеристики:

• мощность — должна соответствовать мощности ветровой установки;
• напряжение — должно соответствовать напряжению АКБ, установленных на ветряк;
• макс. мощность — обозначает максимально допустимую мощность для модели контроллера;
• макс. ток — обозначает, с какими максимальными мощностями ветрогенератора может работать контроллер;
• диапазон напряжения — показатели макс. и мин. напряжения АКБ для адекватной работы устройства;
• возможности дисплея — какие данные об устройстве и его работе выводятся на дисплей у той или иной модели;
• условия эксплуатации — при каких температурах, уровне влажности может работать выбранное устройство.

Если вы не можете подобрать устройство контроля заряда самостоятельно, свяжитесь с консультантом и покажите ему технический паспорт своего ветряка. Прибор выбирается в соответствии с возможностями ветровой установки. Неправильные условия эксплуатации и отклонения от диапазона напряжения пагубно скажутся на работе всей ветровой системы.

На что обратить внимание при покупке ВЭУ

Важно учитывать высоту мачты. Чем выше находится ветряк, тем больше ветра он сможет «поймать»

Скорость ветра увеличивается в зависимости от высоты, так что даже в не особо ветреных районах ВЭУ может успешно работать, если мачта будет достаточно высокой. Стандартная высота мачты — 10 метров. С каждыми последующими десятью метрами мощность ветрового потока будет увеличиваться в полтора раза.

Обратите внимание и на такие факторы:

• фактические объемы электроэнергии, которые сможет выработать ветряк в условиях вашего участка;
• актуальность выбранной модели, как долго она выпускается и насколько хорошо ее оценили другие пользователи;
• гарантийные сроки и периодичность технического обслуживания;
• расчетный срок использования ветроэнергетической установки;
• степень сложности монтажа и обслуживания.

Расчет размера и места размещения

Чтобы произвести расчет нужного количества генераторов для электростанции ветряного типа, учитывают:

• необходимую мощность;
• количество ветряных дней;
• особенности месторасположения.

Итак, для того, чтобы установка ветрогенератора была оправданной затратам, нужно определить количество ветряных дней в году, а также их преобладающее направление. Приморские районы и площадки в горах имеют наиболее выгодное месторасположение, поскольку здесь сила ветра превышает 60-70 м/с, а этого вполне достаточно, чтобы отказаться от местного электричества.

На равнинной территории ветер отличается равномерностью потока, однако его силы порой недостаточно для полного обеспечения частного дома. Установка вблизи посадок и лесов нерентабельна вовсе, поскольку энергия ветра расходуется и задерживается в большей степени на деревьях.

Поток ветра имеет увеличение мощности прямопропорциональную отдалению от поверхности земли. Соответственно, чем мачта ветряка выше, тем больший импульс она сможет захватить. Однако, чем дальше она удалена от земли, тем большего укрепления требует. Вспомогательные опоры не всегда могут полностью удержать ветряк. При сильном порывистом ветре вероятность падения высокой мачты намного больше, нежели мачты, установленной на уровне 5-7 метров.

Наиболее оптимальное удаление мачты от земли – 10-15 метров. Ее крепление осуществляется при помощи двух способов:

1. Бетонирование основы – выкапывают четыре глубоких, но небольших в диаметре ямы, в которые погружают растяжки ветряка и бетонируют. Процесс трудоемкий и затратный, но самый надежный. При сильном ветре мачта останется неподвижной, и единственной порчей ее может стать слом лопастей.
2. Металлические растяжки – при помощи металлического троса ветряк закрепляют перпендикулярно поверхности земли, при этом хорошо натягивают трос, закрепляя его концы в грунт.

От выбора способа закрепления мачты зависит продолжительность эксплуатации электростанции в целом.

Наличие специального оборудования, а также опыта проведения подобных работ убережет ветровую электростанцию от преждевременных поломок.

Как подключить контроллер к ветрогенератору?

Контроллер — это самый первый прибор, на который подается напряжение, выработанное генератором. Подключение контроллера производится посредством специальных клемм. Генератор подключается ко входу, а выходные клеммы соединяются с аккумуляторными батареями.

Существует множество схем для самостоятельного изготовления, в которых всего несколько простых деталей. Такие схемы легко реализуются даже людьми с начальной подготовкой, они надежны и нетребовательны. При самостоятельном изготовлении ветряка такие схемы обеспечивают полноценное функционирование, а отсутствие каких-то дополнительных возможностей не является значительным минусом. Чем меньше элементов в схеме, тем она надежнее и меньше подвержена отказам или поломкам, поэтому вариант наиболее удачный.

Подключение ветряка к аккумулятору

Подключение аккумулятора к генератору производится через выпрямитель — диодный мост. Аккумуляторные батареи нуждаются в постоянном токе, а генератор ветряка выдает переменку, причем, весьма нестабильную по амплитуде. Выпрямитель изменяет переменный ток, модифицируя его в постоянный

Если генератор трехфазный, то необходимо использовать трехфазный выпрямитель, на это надо обращать особенное внимание

Аккумуляторы обычно не новые, они способны закипеть. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать хотя бы простенький контроллер, изготовленный из реле-регулятора. Он вовремя отключит зарядку и сохранит работоспособность аккумуляторных батарей. В любом случае не следует экономить на оборудовании и сокращать состав комплекта, так как от него зависит полноценная работа всей ветроустановки.

Подключение однофазного ветрогенератора к трехфазному контроллеру

Однофазный генератор может быть подключен к трехфазному контроллеру либо на одну фазу, либо параллельно на все три. Более правильным вариантом считается использование одной фазы, т. е. ветряк подключается к двум контактам — защемляющему и одному фазному. Это обеспечит правильную обработку напряжения и выдачу его на приборы потребления.

В целом, использование таких разнородных устройств нецелесообразно. Кроме того, путаница с вариантами подключения способна создать значительную угрозу целостности оборудования, что недопустимо. При сборке комплекта надо сразу определиться с его составом и типом смежных приборов, чтобы не допустить использования разноплановых устройств в единой связке. Допускать рискованные соединения можно только подготовленным людям, являющимися специалистами в электротехнике, хотя сами они подобные действия решительно отвергают.

Выбор ветрогенератора. Средние цены

Определив вид устройства, критерии по которым следует выбрать агрегат, можно продолжить осуществлять выбор ветряного генератора.

Следует определиться с ценовым диапазоном, в котором должен находиться подбираемый агрегат и соответственно со страной и фирмой производителем.

В настоящее время ветровые генераторы выпускаются как в нашей стране, так и за ее пределами.

В России подобные агрегаты выпускают:

• ООО «СКБ Искра», г. Москва;
• ООО «ГРЦ-Вертикаль», г. Миасс, Челябинская область;
• ЗАО «Ветроэнергетическая компания» г. Санкт-Петербург;
• ЛМВ «Ветроэнергетика», г. Хабаровск;
• ЗАО «Агрегат-Привод», г. Москва и еще ряд компаний, зарегистрированных в нашей стране.

Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются:

• Датская «Vestas»;
• Бельгийская «Blue Planet Wind»;
• Испанская «Gemesa»;
• Компании из Китая: «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.», «Hefei Wind Wing Energy Technology Co., Ltd.», «Foshan Tanfon Energy Technology Co., Ltd.», «Hangzhou Lectstyle Trade Co., Ltd.», и другие;
• Компания «GE Energy» из США.

Наиболее востребованы и надежны в эксплуатации ветровые генераторы, выпускаемые фирмой «Blue Planet Wind» (Бельгия), поэтому для определения средней цены изучим оборудование именно этой компании.

В зависимости от мощности генераторы выпускаются:

1. Ветрогенератор EnergyWind мощностью 1,0 кВт – 68000,00 рублей;
2. Ветрогенератор EnergyWind мощностью 2,0 кВт – 80000,00 рублей;
3. Ветрогенератор EnergyWind мощностью 5,0 кВт – 250000,00 рублей;
4. Ветрогенератор EnergyWind мощностью 10,0 кВт – 650000,00 рублей.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin