Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [18]
Контроллер заряда — поиск решения
Теперь, когда все части генератора были готовы, пришло время подумать об электронной части проекта. Ветроэлектростанция должна состоять из:
♦ из ветрогенератора;
♦ одной или нескольких аккумуляторных батарей, для сохранения энергии, получаемой от генератора;
♦ блокировочного диода, который не позволяет генератору раскручиваться от напряжения аккумуляторов;
♦ балластной нагрузки для «слива» избыточной энергии после полного заряда аккумуляторов, и управляющего всем узлами контроллера.
Для целей солнечной и ветроэнергетики разработано множество контроллеров. Почти все можно купить на Ebay. Но автор решил сделать собственный, и опять полез в Google. Информации нашлось много, включая полные принципиальные схемы контроллеров заряда. За основу своей схемы была взята эта:
http://www.fieldlines.eom/story/2004/9/20/0406/27488
На этом англоязычном сайте все описано в мельчайших подробностях, поэтому затрону описание контроллера в довольно общих выражениях. Независимо от того, покупная у вас турбина, или самодельная, контролер для нее нужен всегда. Основное назначение контроллера состоит в том, чтобы отслеживать напряжение на аккумуляторах и энергию турбины направлять:
♦ либо в аккумуляторы;
♦ либо, если аккумуляторы полностью зарядились, в дополнительную нагрузку.
Схема и пояснения из приведенной выше ссылки хорошо объясняют принцип его работы.
На рис. 1.36 представлено фото контроллера в сборе.
Рис 1.36.Внешний вид контроллера
Для начала все детали можно привернуть к листу фанеры. Со временем желательно смонтировать их в водонепроницаемом корпусе.
Небольшая макетная плата по центру В нижней части фотографии, с микросхемами и другими деталями, — собственно, и есть контроллер. На серебристом уголке под макетной платой установлены две кнопки, с помощью которых можно вручную переключать ток генератора либо на аккумуляторы, либо на дополнительную нагрузку.
На большом черном теплоотводе в нижнем левом углу находятся два блокировочных диода на ток 40 А.
Пока используется только один, но второй понадобится, если встанет задача поставить еще один ветрогенератор или солнечную батарею.
Двойной ряд золотистых прямоугольников вверху — это гасящая нагрузка, собранная из мощных резисторов. Сопротивление каждого резистора 2 Ом. Они используются для отвода мощности турбины при полном заряде аккумулятора, и кроме того, служат эквивалентом нагрузки при испытаниях турбины.
В дальнейшем можно использовать эту энергию каким-либо более полезным способом. Например, для нагрева воды, или для заряда еще одного аккумулятора. Ниже гасящей нагрузки, слева, установлен главный предохранитель ветрогенератора. Небольшой серый кубик — это автомобильное реле на 40 А. Именно оно переключает ток турбины между аккумулятором и нагрузкой. По правой стороне расположился ряд клеммных контактов, с помощью которых я произвожу все внешние подключения.
Схема контроллера заряда
Генератор турбины подключается к контроллеру. От контроллера идут провода к аккумулятору. Туда же подключается и нагрузка. Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 11,9 В, контроллер подключает генератор к аккумулятору, и последний начинает заряжаться (рис. 1.37).
Если напряжение аккумулятора достигает 14 В, контроллер подключает к нему дополнительную нагрузку. Оба пороговых напряжения, 11,9 В и 14 В, можно изменять подстроечными резисторами. Интересуясь в Интернете, какими же должны быть эти пороги для свинцовых аккумуляторов, я обнаружил некоторые расхождения у различных авторов. Для своей схемы я взял усредненные значения.
При напряжении аккумулятора между 11,9 В и 14 В, контроллер может переключать систему между зарядом и отдачей тока в нагрузку.
Пара кнопок позволяет делать эти переключения в любое время, независимо от контроллера. Очень удобно при наладке устройства.
Желтый светодиод зажигается во время зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор заряжен, и избыточная мощность отводится в дополнительную нагрузку, загорается зеленый светодиод. Таким образом, имеется минимальная обратная связь, позволяющая понять, что происходит в системе. Кроме того, с помощью мультиметра можно измерять напряжения в любых точках. Все это не очень удобно.
Еще желательно добавить вольтметр и амперметр, возможно, например, от автомобильного приборного щитка.
При исследовании схемы с помощью внешнего источника питания можно имитировать различные режимы заряда и разряда аккумулятора, и настроить контроллер. Устанавливая напряжение 11,9 В, а затем 14 В, нужно выставить подстроечными резисторами требуемые пороги.
Исследовав подробнее правила заряда свинцовых аккумуляторов, верхний порог автор установил равным 14,8 В.
В первую очередь, надо подключать к контроллеру аккумулятор, и только потом ветрогенератор или солнечную батарею. Если генератор подключить первым, волны напряжения не будут сглаживаться аккумулятором, контроллер будет работать неправильно, реле хаотически переключаться, а броски напряжения, в конце концов, приведут к выходу из строя микросхем.
Короче, всегда подключайте аккумуляторную батарею первой, а ветрогенератор вслед за ней. И наоборот, разбирая систему, убедитесь, в первую очередь, что генератор отключен. Батарею отключайте последней.
