Como fazer um controlador para um gerador eólico com as próprias mãos: dispositivo, princípio de funcionamento, diagrama de montagem

O projeto mecânico de um gerador eólico em sua forma pura é apenas parte de uma usina eólica completa. Um sistema totalmente utilizável, além da estrutura mecânica, também possui uma série de componentes eletrônicos.

Por exemplo, é necessário um controlador para um gerador eólico - um dispositivo funcionalmente projetado para estabilizar os parâmetros de carga da bateria durante a operação da turbina eólica.

Vamos descobrir quais funções o dispositivo executa e fornecer diagramas para você mesmo montar o controlador. Além disso, descreveremos as características da obra e a conveniência de adquirir uma unidade eletrônica chinesa para um moinho de vento.

Geradores eólicos e controladores de carga de bateria

Se é bem possível fazer você mesmo um moinho de vento mecânico, é possível fazer você mesmo um controlador de moinho de vento?

Para ter uma ideia sobre os controladores de geradores eólicos e reproduzir com sucesso esses equipamentos com suas próprias mãos, informações básicas sobre esses dispositivos não serão supérfluas.

O controlador que alimenta as baterias é projetado principalmente para controlar o processo de carregamento da bateria. Esta é a sua função principal, mas deve ser condicionalmente dividida em várias subfunções.

Por exemplo, uma funcionalidade monitora a corrente de carga e a corrente de autodescarga. Outra funcionalidade implementa ações voltadas à medição de temperatura e pressão. O terceiro é responsável por compensar a diferença nos fluxos de energia quando a bateria é carregada simultaneamente com o consumo de corrente pela carga.

Controlador de carga de bateria para um gerador eólico de baixa potência. O controle de alguns parâmetros do sistema é realizado através de um display LCD integrado

Os dispositivos fabricados industrialmente estão equipados com todas as funcionalidades. Mas o mesmo não pode ser dito dos designs amadores. Dispositivos feitos com base em soluções de circuitos simples em casa com as próprias mãos são controladores que estão longe de ser modelos perfeitos.

No entanto, eles funcionam e permitem que você opere de forma bastante produtiva diferentes tipos de geradores eólicos. Via de regra, os projetos caseiros implementam apenas uma função - proteção contra sobretensão e descarga profunda.

Uma das muitas variações de controladores para turbinas eólicas, feitas por você. Esses projetos se distinguem por soluções técnicas simples e instalação simples.

Por que a introdução de um controlador em um sistema de turbina eólica é obrigatória?

Porque no modo de reposição de energia da bateria sem o uso de controlador, consequências desagradáveis ​​​​devem ser esperadas:

1. Degradação da estrutura da bateria devido a processos químicos descontrolados.
2. Aumento descontrolado da pressão e temperatura do eletrólito.
3. Perda das propriedades de carregamento da bateria devido à alta prolongada que está ocorrendo.

O controlador de carga para um circuito de turbina eólica geralmente é feito na forma de um módulo eletrônico separado. Este módulo é removível e desconectado rapidamente. Dispositivos fabricados industrialmente são necessariamente equipados com indicação de modos e estados - luminosos ou transmitidos visualmente por meio de um display.

Na prática, dois tipos de dispositivos podem ser utilizados: aqueles embutidos diretamente na carcaça do gerador eólico e aqueles conectados à bateria.

Soluções de circuito para montagem DIY

Durante todo o tempo desde o aparecimento do primeiro moinhos de vento caseiros o número de soluções de circuito controlador aumentou muitas vezes. Muitos dos projetos de circuitos estão longe de ser perfeitos, mas existem algumas opções às quais você deve prestar atenção.

Para uso doméstico, é evidente que são relevantes esquemas simples que exijam pouco investimento financeiro, sejam eficazes e fiáveis.

Com base nesses requisitos, você pode começar com um controlador para um gerador eólico, criado com base em reguladores de relé automotivos. O circuito usa relés com contato de controle negativo e relés com contato de controle positivo.

Esta opção atrai pelo pequeno número de peças e instalação simples. Você só precisa de um relé, um transistor de potência (efeito de campo), um resistor.

Um diagrama de controlador desenhado por um certo engenheiro eletrônico com suas próprias mãos. Tudo aqui é simples e claro, sem palavras desnecessárias. Na verdade, como na capacidade de fabricação da própria solução. Peças mínimas – economia máxima (+)

O circuito é denominado “lastro”, pois utiliza uma carga adicional na forma de uma lâmpada incandescente comum. Assim, a lista de peças será reabastecida com mais um elemento - uma lâmpada.

É utilizada uma lâmpada automotiva de 12 volts (ou várias lâmpadas), dependendo da potência do sistema. Também é permitido usar um tipo diferente de resistência de carga em vez deste elemento: um resistor potente, um aquecedor elétrico, um ventilador, etc.

Operação do circuito de “lastro” com menos

A ação de um relé-regulador automotivo está diretamente relacionada ao nível de carga da bateria. Se a tensão nos terminais da bateria ultrapassar 14,2 volts, o relé é ativado e abre o circuito negativo do transistor de potência.

Por sua vez, uma transição se abre no transistor, conectando a lâmpada incandescente direta à bateria. Como resultado, a corrente de carga é descarregada através do filamento da lâmpada incandescente. Quando a tensão nos terminais da bateria diminui, o processo é inverso. Isso garante que um nível estável de tensão da bateria seja mantido.

Como funciona um circuito de “lastro” com sinal positivo?

Uma versão ligeiramente modernizada do controlador de carga de “lastro” para um moinho de vento é o segundo circuito em um regulador de relé com contato de controle positivo. Por exemplo, relés de carros VAZ são adequados.

A diferença do circuito anterior é a utilização de um relé de estado sólido, por exemplo, GTH6048ZA2 para corrente de 60A em vez de um transistor. As vantagens são óbvias: o circuito parece ainda mais simples e ao mesmo tempo tem maior confiabilidade e eficiência.

Outra solução simples de projeto de circuito para montar um controlador de carga de bateria de gerador eólico. A eficiência e confiabilidade do circuito são aumentadas devido ao uso de um relé de estado sólido (+)

A peculiaridade desta solução simples é a direta conexão aos terminais bateria do gerador de turbina eólica. Os condutores do controlador de carregamento também são “plantados” diretamente nos contatos da bateria.

Na verdade, ambas as partes do esquema não estão de forma alguma relacionadas entre si.A tensão do gerador eólico é fornecida à bateria constantemente. Quando a tensão nos terminais da bateria atinge 14,2 W, o relé de estado sólido conecta a carga para reinicialização. Desta forma, a bateria fica protegida pelo dispositivo contra sobrecarga.

Aqui, não apenas uma lâmpada incandescente pode atuar como carga de lastro. É perfeitamente possível conectar qualquer outro dispositivo projetado para correntes de até 60 A. Por exemplo, um aquecedor elétrico tubular.

O que também é importante neste circuito é que a ação do relé de estado sólido é caracterizada por uma amplitude que aumenta suavemente. Em essência, o efeito de um controlador PWM fabricado profissionalmente é evidente.

Uma versão complicada do circuito controlador

Se a versão anterior do projeto do circuito do controlador de carga da bateria se assemelha apenas a um dispositivo PWM (modulação por largura de pulso), aqui este princípio é implementado especificamente.

Este circuito controlador para um moinho de vento com gerador trifásico apresenta algumas dificuldades, pois envolve o uso de microcircuitos - em particular, amplificadores operacionais em transistores de efeito de campo como parte do conjunto TL084.

Porém, na placa de circuito nem tudo parece tão complicado quanto em um pedaço de papel.

Solução de circuito para montagem de controlador com as próprias mãos, utilizando a micromontagem TL084. O princípio de funcionamento também é construído através de um relé para comutação de modos, mas é possível ajustar os pontos de corte (+)

Tal como nas soluções anteriores, um relé é utilizado como elemento de comutação para a carga de lastro. O relé foi projetado para funcionar com bateria de 12 volts, mas se desejar, você pode escolher um modelo de 24 watts.

O resistor de lastro é feito na forma de uma resistência poderosa (enrolamento em cerâmica de nicromo).Para ajustar a faixa de tensão operacional (11,5-18 W), o circuito utiliza resistores variáveis ​​incluídos no circuito de controle do conjunto microeletrônico TL084.

Este controlador de carga da bateria do moinho de vento funciona da seguinte maneira. A corrente trifásica recebida do gerador eólico é retificada por diodos de potência.

Uma tensão constante é gerada na saída da ponte de diodos, que é fornecida à entrada do circuito através de contatos de relé, um diodo adicional, uma bateria e depois ao estabilizador no circuito (78L08) e à entrada do Montagem TL084.

O momento em que o gatilho muda para um dos estados é determinado pelos valores dos resistores variáveis ​​(Low V e High V) dos limites de tensão inferior e superior.

Contanto que haja uma tensão nos terminais da bateria que não exceda 14,2 volts (atendendo à configuração R High V), o carregamento é realizado. Assim que os valores mudam para cima, o amplificador operacional TL084 fornece um sinal para a base do transistor, que controla o relé.

Um produto faça você mesmo baseado no esquema de micromontagem TL084. Tudo é extremamente simples, inclusive em vez de uma placa de circuito impresso de alta qualidade, optou-se por uma placa para montagem em superfície. Os designs caseiros sempre nos deixam felizes com momentos como esses.

O relé é ativado, o circuito de alimentação do circuito é interrompido e em curto com o resistor do lastro. A reinicialização do reator ocorre até que a bateria esteja descarregada, próximo ao valor de configuração do resistor variável Low V.

Uma vez atingido este valor, o segundo amplificador operacional TL084 muda o circuito para o estado reverso. É assim que o controlador funciona.

Alternativa eletrônica chinesa

Fazer um controlador de gerador eólico com suas próprias mãos é um assunto de prestígio.Mas dada a velocidade de desenvolvimento das tecnologias eletrônicas, o significado da automontagem muitas vezes perde sua relevância. Além disso, a maioria dos regimes propostos já estão obsoletos.

Acontece mais barato comprar um produto pronto, feito profissionalmente, com instalação de alta qualidade, utilizando componentes eletrônicos modernos. Por exemplo, você pode comprar um dispositivo adequado a um custo razoável no Aliexpress.

A gama de ofertas no site chinês é impressionante. Controladores para geradores eólicos para vários níveis de potência são vendidos a preços a partir de 1.000 rublos. Com base nesse valor, em termos de montagem do aparelho com as próprias mãos, o jogo claramente não vale a pena.

Por exemplo, entre as propostas do portal chinês está um modelo de moinho de vento de 600 watts. O dispositivo custa 1.070 rublos. Adequado para uso com baterias de 12/24 volts, corrente operacional de até 30 A.

Um controlador de carga de fabricação chinesa bastante decente, projetado para um gerador eólico de 600 watts. Esse dispositivo pode ser encomendado da China e recebido pelo correio em cerca de um mês e meio

A caixa do controlador para todas as condições climáticas de alta qualidade medindo 100x90 mm está equipada com um potente radiador de resfriamento. O design da caixa está em conformidade com a classe de proteção IP67. Faixa de temperatura externa de –35 a +75ºС. Na caixa há uma indicação luminosa dos modos de estado do gerador eólico.

A questão é: de que adianta gastar tempo e esforço montando uma estrutura simples com as próprias mãos, se existe uma oportunidade real de comprar algo semelhante e tecnicamente sério?

Bom, se não bastasse esse modelo, os chineses têm algumas opções bem legais. Assim, entre as novidades estava um modelo de 2 kW com tensão de operação de 96 volts.

Produto chinês da lista de novidades. Fornece controle de carga da bateria, trabalhando em conjunto com um gerador eólico de 2 kW. Aceita tensão de entrada de até 96 volts

É verdade que o custo deste controlador já é cinco vezes mais caro que o desenvolvimento anterior. Mas, novamente, se compararmos os custos de produção de algo semelhante com nossas próprias mãos, a compra parece uma decisão racional.

A única coisa que nos confunde nos produtos chineses é que eles tendem a parar repentinamente de funcionar nos casos mais inoportunos. Portanto, o dispositivo adquirido muitas vezes precisa ser concretizado - naturalmente, com suas próprias mãos. Mas isso é muito mais fácil e simples do que fazer você mesmo um controlador de carga de gerador eólico do zero.

Para os amantes dos produtos caseiros, nosso site traz uma série de artigos dedicados à fabricação de geradores eólicos:

1. Gerador eólico faça você mesmo a partir de um gerador automotivo: tecnologia de montagem de turbinas eólicas e análise de erros
2. Como construir pás para um gerador eólico com suas próprias mãos: exemplos de pás de turbina eólica feitas por você mesmo
3. Gerador eólico faça você mesmo em uma máquina de lavar: instruções para montar um moinho de vento
4. Como calcular um gerador eólico: fórmulas + exemplo prático de cálculo

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O desejo de fazer equipamentos para uso doméstico com as próprias mãos às vezes é mais forte do que uma solução mais simples - comprar um aparelho barato. Veja o que resultou disso no vídeo:

Avaliando as perspectivas de fabricação de eletrônicos por conta própria, independentemente de sua finalidade, temos que encarar a ideia de que a era do “caseiro” está chegando ao fim.

O mercado está saturado de dispositivos eletrônicos prontos e componentes modulares para quase todos os produtos domésticos.Os engenheiros eletrônicos amadores agora só têm uma coisa a fazer: montar kits de construção de casas.

Você tem algo a acrescentar ou tem alguma dúvida sobre a montagem e utilização de controladores para um gerador eólico? Você pode deixar comentários, tirar dúvidas e adicionar fotos de seus produtos caseiros - o formulário de contato fica no bloco inferior.