Príspevok vysvetľuje jednoduchý elektronický regulátor zaťaženia alebo regulátorový obvod, ktorý automaticky reguluje a riadi rýchlosť otáčania systému hydroelektrického generátora pridaním alebo odpočítaním poľa fiktívnych záťaží. Postup zaisťuje pre používateľa stabilizovaný výstup napätia a frekvencie. Túto myšlienku požadoval pán Aponso

Technické špecifikácie:

Ďakujem za odpoveď a bol som dva týždne mimo krajiny. Ďakujeme za informácie a časovač funguje teraz veľmi dobre.
Prípad II, potrebujem elektronický regulátor záťaže (ELC). Moja vodná elektráreň je 5 kw jednofázová 220V a 50Hz a je potrebné ju regulovať pomocou ELC. Prosím uveďte spoľahlivý obvod pre moju požiadavku
Opäť

Dizajn

Ak patríte k tým šťastlivcom, ktorí majú vo vašej záhrade voľne tečúci potok, rieku alebo dokonca aktívnu malú vodu, môžete si veľmi dobre premyslieť jej premenu na bezplatnú elektrinu jednoduchou inštaláciou mini vodného generátora v ceste prietok vody a prístup k bezplatnej elektrine po celý život.

Hlavným problémom takýchto systémov je však rýchlosť generátora, ktorá priamo ovplyvňuje jeho parametre napätia a frekvencie.

Tu rýchlosť otáčania generátora závisí od dvoch faktorov, od sily prietoku vody a od zaťaženia spojeného s generátorom. Ak dôjde k zmene niektorého z týchto parametrov, zmení sa aj rýchlosť generátora, čo spôsobí ekvivalentné zníženie alebo zvýšenie jeho výstupného napätia a frekvencie.

Ako všetci vieme, pre mnoho spotrebičov, ako sú chladničky, striedavý prúd, motory, vŕtacie stroje atď., Môže byť rozhodujúce napätie a frekvencia, ktoré môžu priamo súvisieť s ich účinnosťou, takže zmenu týchto parametrov nemožno brať na ľahkú váhu.

S cieľom vyriešiť vyššie uvedenú situáciu tak, aby sa napätie aj frekvencia udržali v prípustných medziach, sa vo všetkých vodných energetických systémoch zvyčajne používa ELC alebo elektronický regulátor zaťaženia.

Pretože riadenie prietoku vody nemôže byť uskutočniteľnou možnosťou, riadenie záťaže vypočítaným spôsobom sa stáva jediným východiskom pre vyššie diskutovanú otázku.

To je v skutočnosti celkom jednoduché, je to všetko o použití obvodu, ktorý monitoruje napätie generátora a zapína alebo vypína niekoľko fiktívnych záťaží, ktoré zase riadia a kompenzujú zvýšenie alebo zníženie rýchlosti generátora.

Ďalej sú diskutované dva jednoduché obvody elektronického regulátora záťaže (ELC), ktoré som navrhol ja a ktoré je možné ľahko zostaviť doma a použiť na navrhovanú reguláciu ktorejkoľvek mini vodnej elektrárne. Naučme sa ich fungovanie pomocou nasledujúcich bodov:

Obvod ELC pomocou IC LM3915

Prvý obvod, ktorý používa niekoľko kaskádových integrovaných obvodov LM3914 alebo LM3915, je v zásade nakonfigurovaný ako 20 krokový budiaci obvod detektora napätia.

Variabilný vstup 0 až 2,5 V DC na jeho kolíku # 5 produkuje ekvivalentnú sekvenčnú odozvu na 20 výstupoch dvoch integrovaných obvodov, počnúc LED od 1 do LED # 20, čo znamená pri 0,125 V, prvá LED svieti. zatiaľ čo vstup dosiahne 2,5 V, rozsvieti sa 20. LED (všetky LED sa rozsvietia).

Čokoľvek medzi tým má za následok prepínanie zodpovedajúcich medziľahlých LED výstupov.

Predpokladajme, že generátor má špecifikáciu 220V / 50Hz, čo znamená, že zníženie jeho rýchlosti by malo za následok zníženie špecifikovaného napätia, ako aj frekvencie a naopak.

V navrhovanom prvom obvode ELC redukujeme napätie 220V na požadovaný nízky potenciál DC pomocou siete odporových deličov a napájacieho kolíka # 5 IC tak, aby sa prvých 10 LED (LED # 1 a zvyšok modrých bodov) iba rozsvietilo.

Teraz sú tieto LED vývody (od LED č. 2 do LED č. 20) okrem domáceho zaťaženia tiež pripojené k jednotlivým fiktívnym záťažiam prostredníctvom samostatných ovládačov MOSFET.

Domáce užitočné záťaže sú pripojené cez relé na výstupe LED # 1.

Za vyššie uvedených podmienok zaisťuje, že pri napätí 220 V, zatiaľ čo sa používajú všetky domáce zaťaženia, sa rozsvieti aj ďalších 9 figurín, ktoré kompenzujú vytvorenie požadovaných 220 V pri 50 Hz.

Teraz predpokladajme, že rýchlosť generátora má tendenciu stúpať nad značku 220V, čo by malo vplyv na kolík # 5 IC, ktorý by zodpovedajúcim spôsobom prepínal LED diódy označené červenými bodkami (z LED # 11 a hore).

Keď sú tieto LED rozsvietené, príslušné fiktívne záťaže sa pridajú k roztriešteniu, čím sa stlačí rýchlosť generátora tak, aby sa obnovil jeho normálny výkon, pretože v takom prípade sa fiktívne záťaže opäť vypnú v zadnom poradí, toto pokračuje ďalej. samonastavovacie tak, aby otáčky motora nikdy neprekročili bežné hodnoty.

Ďalej predpokladajme, že otáčky motora majú tendenciu klesať kvôli nižšiemu výkonu prietoku vody, LED diódy označené modrou farbou sa postupne vypínajú (počnúc LED diódou č. 10 a smerom dole), čo zníži atrapy záťaže a následne odbremení motor od nadmerného zaťaženia, čím sa obnoví jeho rýchlosť smerom k pôvodnému bodu, v procese majú záťaže tendenciu postupne sa zapínať / vypínať, aby sa udržala presná odporúčaná rýchlosť motora generátora.

Fiktívne zaťaženia je možné zvoliť podľa preferencií používateľa a podmienených špecifikácií. Prírastok 200 W na každý výstup LED by bol pravdepodobne najpriaznivejší.

Fiktívne záťaže musia mať odporový charakter, napríklad 200 wattové žiarovky alebo špirála.

Schéma zapojenia

ELC obvod využívajúci PWM

Druhá možnosť je veľmi zaujímavá a ešte jednoduchšia. Ako je možné vidieť na danom diagrame, ako generátor PWM sa používa pár 555 integrovaných obvodov, ktoré menia svoj pomer medzi pomerom značiek a priestorov v reakcii na zodpovedajúcu meniacu sa úroveň napätia napájaného na pin č. 5 IC2.

“veta o maximálnom výkone pdf ”

Dobre vypočítaná fiktívna záťaž s vysokým príkonom je pripojená k jedinému stupňu radiča mosfet na kolíku # 3 IC # 2.

Ako je diskutované v predchádzajúcej časti, aj tu sa na pin č. 5 IC2 aplikuje nižšie jednosmerné napätie vzorky zodpovedajúce 220V, takže sa iluminačné záťaže prispôsobia domácim záťažiam tak, aby udržali výstup generátora v rozsahu 220V.

Teraz predpokladajme, že rýchlosť otáčania generátora driftuje smerom k vyššej strane, vytvorila by ekvivalentný nárast potenciálu na kolíku # 5 IC2, čo by zase viedlo k vyššiemu pomeru značiek k mosfetu, čo by mu umožnilo viesť väčší prúd k záťaži .

So zvyšujúcim sa prúdom záťaže by sa motor ťažšie otáčal a tak by sa vrátil späť na pôvodnú rýchlosť.

Presný opak sa stane, keď majú otáčky tendenciu driftovať k nižším úrovniam, keď je atrapa zaťaženia oslabená, aby sa zvýšila rýchlosť motora na jeho bežné parametre.

Neustále preťahovanie lanom pokračuje, takže rýchlosť motora sa nikdy príliš neposúva z požadovaných parametrov.

Vyššie uvedené okruhy ELC sa dajú použiť so všetkými typmi mikrohydrosystémov, systémov vodných mlynov a tiež systémov veterných mlynov.

Teraz sa pozrime, ako môžeme použiť podobný obvod ELC na reguláciu rýchlosti a frekvencie jednotky generátora veterného mlyna. Túto myšlienku požadoval pán Nilesh Patil.

Technické špecifikácie

Som veľkým fanúšikom vašich elektronických obvodov a hobby, aby som ich vytvoril. V zásade som z vidieka, kde 15 hodín prerušilo napájanie problém, s ktorým sa stretávame každý rok

Aj keď idem kúpiť invertor, ktorý sa tiež nenabíja z dôvodu výpadku napájania.

Vytvoril som generátor veterného mlyna (za veľmi lacnú cenu), ktorý bude podporovať nabíjanie 12 V batérie.

Za rovnaké hľadám kúpiť veterný mlyn nabíjanie turbíny radič, ktorý je príliš nákladný.

Takže sme si naplánovali vytvorenie vlastného, ak od vás máme vhodný dizajn

Kapacita generátora: 0 - 230 AC Volt

vstup 0 - 230 V AC (líši sa podľa rýchlosti vetra)

výstup: 12 V DC (dostatočný zosilňovací prúd).

Preťaženie / Vybitie / Falošná manipulácia s bremenom

Môžete mi navrhnúť alebo pomôcť mi s jeho vývojom a požadovaným komponentom a DPS od vás?

Raz som mohol vyžadovať veľa rovnakých okruhov.

Dizajn

Vyššie požadovaný dizajn je možné implementovať jednoducho pomocou transformátora znižovania výkonu a regulátora LM338, ako už bolo diskutované v mnohých mojich príspevkoch skôr.

Dizajn obvodu, ktorý je vysvetlený nižšie, nie je relevantný pre vyššie uvedenú požiadavku, skôr sa zameriava na oveľa zložitejší problém v situáciách, keď sa na prevádzku striedavých záťaží priradených k sieťovým špecifikáciám frekvencie 50 Hz alebo 60 Hz používa generátor veterného mlyna.

Ako funguje ELC

Elektronický regulátor záťaže je zariadenie, ktoré uvoľňuje alebo tlmí rýchlosť pridruženého motora generátora elektrickej energie nastavením prepínania skupiny fiktívnych alebo skládkových záťaží pripojených paralelne so skutočnými použiteľnými záťažami.

Vyššie uvedené operácie sú nevyhnutné, pretože príslušný generátor môže byť poháňaný nepravidelným, meniacim sa zdrojom, ako napríklad tečúcou vodou z potoka, rieky, vodopádu alebo vetrom.

Pretože vyššie uvedené sily sa mohli významne meniť v závislosti od súvisiacich parametrov, ktoré riadia ich veľkosti, mohol by byť generátor tiež prinútený príslušne zvyšovať alebo znižovať svoju rýchlosť.

Zvýšenie rýchlosti by znamenalo zvýšenie napätia a frekvencie, ktoré by zase mohlo byť vystavené pripojeným spotrebičom, čo by spôsobilo nežiaduce účinky a poškodenie spotrebiča.

Pridanie skládky

Pridaním alebo odpočítaním externých záťaží (záťaží) v generátore by sa mohla jeho rýchlosť účinne vyrovnať proti energii núteného zdroja tak, aby sa rýchlosť generátora udržiavala približne na určených úrovniach frekvencie a napätia.

O jednoduchom a efektívnom obvode elektronického regulátora záťaže som už hovoril v jednom zo svojich predchádzajúcich príspevkov, súčasná myšlienka je z nej inšpirovaná a je dosť podobná tomuto dizajnu.

Obrázok nižšie ukazuje, ako je možné nakonfigurovať navrhované ELC.

Srdcom obvodu je IC LM3915, ktorý je v podstate bodovým / barovým LED ovládačom používaným na zobrazovanie zmien napájaného analógového vstupného napätia prostredníctvom postupných LED osvetlení.

Vyššie uvedená funkcia IC sa tu využila na implementáciu funkcií ELC.

Generátor 220V sa najskôr zníži na 12V DC prostredníctvom transformátora so zníženým prúdom a použije sa na napájanie elektronického obvodu pozostávajúceho z IC LM3915 a súvisiacej siete.

Toto usmernené napätie sa tiež privádza na pin # 5 IC, ktorý je snímacím vstupom IC.

Generovanie primeraných snímacích napätí

Ak predpokladáme, že 12V z transformátora je úmerné 240V z generátora, znamená to, že ak napätie generátora stúpne na 250V, zvýši sa 12V z transformátora úmerne na:

12 / x = 240/250

x = 12,5V

Podobne, ak napätie generátora klesne na 220 V, proporcionálne by pokleslo napätie transformátora na:

12 / x = 240/220
x = 11V

a tak ďalej.

Vyššie uvedené výpočty jasne ukazujú, že otáčky, frekvencia a napätie generátora sú extrémne lineárne a navzájom úmerné.

V navrhovanom návrhu obvodu elektronického regulátora záťaže nižšie je usmernené napätie privádzané na pin # 5 IC upravené tak, aby pri zapnutých všetkých použiteľných záťažiach boli iba tri atrapy záťaže: žiarovka # 1, žiarovka # 2 a žiarovka # 3. môže zostať zapnutý.

Toto sa stáva primerane riadeným nastavením pre regulátor zaťaženia, samozrejme je možné nastaviť rozsah variácií úprav a prispôsobiť ich rôznym veľkostiam v závislosti od preferencií a špecifikácií používateľov.

To je možné vykonať náhodným nastavením danej predvoľby na kolíku # 5 IC alebo použitím rôznych sád záťaží na 10 výstupoch IC.

Nastavenie ELC

Teraz pri vyššie uvedenom nastavení predpokladajme, že generátor pracuje na 240 V / 50 Hz so zapnutými prvými tromi žiarovkami v sekvencii IC a tiež so zapnutými všetkými externými použiteľnými záťažami (spotrebičmi).

V tejto situácii, ak je niekoľko spotrebičov vypnutých, by generátor odbremenil od určitého zaťaženia, čo by viedlo k zvýšeniu jeho rýchlosti, zvýšenie rýchlosti by však tiež spôsobilo proporcionálne zvýšenie napätia na kolíku č. 5 integrovaného obvodu.

Toto vyzve IC, aby zapol svoje nasledujúce pinouty v poradí, čím zapnutím môže byť lampa č. 4,5,6 a tak ďalej, až kým nedôjde k zaduseniu rýchlosti generátora, aby sa udržala požadovaná priradená rýchlosť a frekvencia.

Naopak, predpokladajme, že ak má rýchlosť generátora tendenciu zasievať kvôli zhoršujúcim sa energetickým podmienkam zdroja, prinúti IC k vypnutiu žiarovky č. 1,2,3 jeden po druhom alebo niekoľkých z nich, aby sa zabránilo poklesu napätia pod nastavenú hodnotu , správne špecifikácie.

Všetky fiktívne záťaže sú ukončené postupne prostredníctvom vyrovnávacích tranzistorových stupňov PNP a nasledujúcich stupňov výkonových tranzistorov NPN.

Všetky PNP tranzistory sú 2N2907, zatiaľ čo NPN sú TIP152, ktoré by mohli byť nahradené N-mosfetmi, ako je IRF840.

Pretože vyššie uvedené zariadenia pracujú iba s jednosmerným prúdom, je výstup generátora vhodne prevedený na jednosmerný prúd cez diódový mostík 10amp pre požadované prepínanie.

Žiarovky môžu byť dimenzované na 200 W, 500 W alebo podľa preferencie používateľa a špecifikácie generátora.

Schéma zapojenia

Doteraz sme sa naučili efektívny obvod elektronického regulátora záťaže využívajúci koncept sekvenčného prepínača viacnásobnej zdanlivej záťaže, tu diskutujeme oveľa jednoduchšiu konštrukciu rovnakého obvodu s použitím konceptu triakového stmievača a s jednou záťažou.

Čo je stmievač

Zariadenie na stmievanie je niečo, čo všetci poznáme a môžeme ich vidieť nainštalované v našich domácnostiach, kanceláriách, obchodoch, obchodných centrách atď.

Stmievač je elektronické zariadenie napájané zo siete, ktoré sa dá použiť na riadenie pripojenej záťaže, ako sú svetlá a ventilátory, jednoduchou zmenou súvisiaceho premenlivého odporu nazývaného hrniec.

Ovládanie je v zásade robené triakom, ktorý je nútený prepínať s indukovanou frekvenciou časového oneskorenia tak, že zostáva zapnutý iba počas zlomku polovičných cyklov striedavého prúdu.

Toto spínacie oneskorenie je úmerné nastavenému odporu banky a mení sa pri zmene odporu banky.

Ak je teda odpor hrnca nízky, triak sa môže nechať viesť počas dlhších časových intervalov vo fázových cykloch, čo umožňuje, aby cez záťaž prechádzal väčší prúd, a to zase umožňuje, aby sa záťaž aktivovala väčším výkonom.

Naopak, ak je odpor hrnca znížený, triak je obmedzený na proporcionálne vedenie v oveľa menšej časti fázového cyklu, čím je jeho aktivácia slabšia.

V navrhovanom obvode elektronického regulátora záťaže sa uplatňuje rovnaká koncepcia, avšak tu je hrniec nahradený optočlenom vyrobeným skrytím zostavy LED / LDR vo vnútri nepriepustného uzavretého krytu.

Používanie stmievača ako ELC

Koncept je v skutočnosti dosť jednoduchý:

LED vo vnútri opto je napájaná proporcionálne poklesnutým napätím odvodeným z výstupu generátora, čo znamená, že jas LED teraz závisí od variácií napätia generátora.

Odpor, ktorý je zodpovedný za ovplyvnenie triakového vedenia, je nahradený LDR vo vnútri optickej zostavy, čo znamená, že úrovne jasu LED sú teraz zodpovedné za nastavenie úrovní triakového vedenia.

Spočiatku je obvod ELC napájaný napätím z generátora pracujúceho o 20% vyššou rýchlosťou ako je jeho správna zadaná rýchlosť.

Primerane vypočítaná zdanlivá záťaž je zapojená do série s ELC a hodnota P1 je nastavená tak, aby sa zdanlivá záťaž mierne rozsvietila a upravila rýchlosť a frekvenciu generátora na správnu úroveň podľa požadovaných špecifikácií.

Toto sa vykonáva so všetkými externými spotrebičmi v zapnutej polohe, ktorá môže súvisieť s výkonom generátora.

Vyššie uvedená implementácia nastavuje ovládač optimálne na riešenie akýchkoľvek nezrovnalostí vytvorených v rýchlosti generátora.

Teraz predpokladajme, že ak je niekoľko spotrebičov vypnutých, vytvorilo by to nízky tlak na generátor, ktorý by ho nútil rýchlejšie sa točiť a vyrábať viac elektriny.

To by však tiež prinútilo LED vo vnútri opto rásť proporcionálne jasnejšie, čo by zase znížilo odpor LDR, čo by prinútilo triak viac viesť a úmerne odvádzať nadmerné napätie cez fiktívnu záťaž.

Falošnú záťaž, ktorou je zjavne žiarovka, bolo v tejto situácii vidno svietiť relatívne jasnejšie, odčerpávať extra energiu generovanú generátorom a vrátiť rýchlosť generátora na pôvodné otáčky.