Верига на електронен контролер на натоварването (ELC)

Верига на електронен контролер на натоварването (ELC)

Постът обяснява прост електронен контролер на товара или верига, който автоматично регулира и контролира скоростта на въртене на хидроелектрическа генераторна система чрез добавяне или приспадане на множество фиктивни товари. Процедурата осигурява стабилизиран изход за напрежение и честота за потребителя. Идеята е поискана от г-н Aponso



Технически спецификации:

Благодаря за отговора и бях извън страната две седмици. Благодаря за информация и таймерът работи много добре сега.
Случай II, имам нужда от електронен контролер на натоварването (ELC) Моята водноелектрическа централа е 5 kw еднофазна 220V и 50Hz и трябва да контролирам излишната мощност с помощта на ELC. Моля, дайте надеждна схема за моите изисквания
Отново

Дизайнът

Ако сте от онези късметлии, които имат свободно течаща рекичка, речен поток или дори активна малка вода, която пада близо до задния ви двор, можете много добре да помислите за превръщането й в безплатно електричество, просто като инсталирате мини хидрогенератор по пътя на воден поток и достъп до безплатно електричество за цял живот.





Основният проблем при такива системи обаче е скоростта на генератора, която пряко влияе върху неговите характеристики на напрежението и честотата.

Тук скоростта на въртене на генератора зависи от два фактора, мощността на водния поток и товара, свързан с генератора. Ако някой от тези се промени, скоростта на генератора също се променя, причинявайки еквивалентно намаляване или увеличаване на изходното напрежение и честота.



Тъй като всички знаем, че за много уреди са като хладилници, променлив ток, двигатели, бормашини и др. Напрежението и честотата могат да бъдат от решаващо значение и могат да бъдат пряко свързани с тяхната ефективност, поради което всяка промяна в тези параметри не може да се приема леко.

За да се справи с горната ситуация, така че напрежението и честотата да се поддържат в допустими граници, във всички хидроенергийни системи обикновено се използва ELC или електронен контролер на товара.

Тъй като контролирането на водния поток не може да бъде осъществима опция, контролирането на натоварването по изчислен начин се превръща в единствения изход за споменатия по-горе въпрос.

Това всъщност е доста просто, всичко е свързано с използването на верига, която следи напрежението на генератора и включва или изключва няколко фиктивни товара, които от своя страна контролират и компенсират увеличаването или намаляването на скоростта на генератора.

По-долу са обсъдени две прости схеми на електронния контролер на натоварване (ELC) (проектирани от мен), които могат лесно да бъдат построени у дома и използвани за предложеното регулиране на всяка мини ВЕЦ. Нека научим техните операции със следните точки:

Електрическа верига ELC с помощта на IC LM3915

Първата схема, която използва няколко каскадни интегрални схеми LM3914 или LM3915, е основно конфигурирана като схема на драйвер за детектор на напрежение от 20 стъпки.

Променлив вход от 0 до 2.5V DC на неговия пин # 5 произвежда еквивалентен последователен отговор през 20-те изхода на двете интегрални схеми, започвайки от LED # 1 до LED # 20, което означава при 0,125V, първият светодиод светва. докато входът достигне 2.5V, 20-ият светодиод светва (всички светодиоди светват).

Всичко между тях води до превключване на съответните междинни светодиодни изходи.

Нека приемем, че генераторът е със спецификации 220V / 50Hz, означава, че намаляването на скоростта му би довело до понижаване на определеното напрежение, както и на честотата, и обратно.

В предложената първа верига ELC ние намаляваме 220V до необходимия DC с нисък потенциал чрез резисторна разделителна мрежа и захранващ щифт # 5 на IC, така че първите 10 светодиода (LED # 1 и останалите сини точки) просто да светят.

Сега тези LED изводи (от LED # 2 до LED # 20) също са прикрепени с отделни фиктивни товари чрез отделни драйвери на MOSFET, в допълнение към вътрешния товар.

Домашните полезни натоварвания се свързват чрез реле на LED # 1 изход.

В горното състояние гарантира, че при 220V, докато се използват всички вътрешни товари, 9 допълнителни фиктивни товара също светват и компенсират, за да произведат необходимите 220V при 50Hz.

Сега да предположим, че скоростта на генератора има тенденция да се повишава над 220V, това би повлияло на щифт # 5 на IC, който съответно ще превключва светодиодите, маркирани с червени точки (от LED # 11 и нагоре).

Тъй като тези светодиоди са включени, съответните фиктивни товари се добавят към износването, като по този начин стискат скоростта на генератора, така че той се възстановява до нормалните си характеристики, тъй като това се случва, фиктивните товари отново се изключват в обратна последователност, това продължава саморегулиране, така че скоростта на двигателя никога да не надвишава нормалните стойности.

След това, да предположим, че скоростта на двигателя има тенденция да намалява поради по-ниската мощност на водния поток, светодиодите, маркирани със синьо, започват да се изключват последователно (започвайки от LED # 10 и надолу), това намалява фиктивните товари и от своя страна освобождава двигателя от излишно натоварване, като по този начин възстановява неговата скорост към първоначалната точка, в процеса натоварванията са склонни да се включват / изключват последователно, за да се поддържа точната препоръчителна скорост на двигателя на генератора.

Фиктивните товари могат да бъдат избрани според предпочитанията на потребителя и условните спецификации. Нарастването от 200 вата на всеки светодиоден изход вероятно би било най-благоприятно.

Фиктивните товари трябва да имат резистивен характер, като например лампи с нажежаема жичка от 200 вата или нагревателни намотки.

Електрическа схема

ELC схема, използваща ШИМ

Вторият вариант е доста много интересен и още по-опростен. Както може да се види на дадената диаграма, няколко 555 IC се използват като PWM генератор, който променя своята марка / съотношение на пространството в отговор на съответно променящото се ниво на напрежение, подавано на пин # 5 на IC2.

Добре изчисленият фиктивен товар с висока мощност е прикрепен с единствен етап на MOSFET контролер на щифт # 3 на IC # 2.

Както е обсъдено в горния раздел, тук също се прилага по-ниско пробно DC напрежение, съответстващо на 220V, на щифт # 5 на IC2, така че осветяването на фиктивни товари се регулира с вътрешните товари, за да задържи изхода на генератора в диапазона 220V.

Сега да предположим, че скоростта на въртене на генератора се отклонява към по-високата страна, би създала еквивалентно нарастване на потенциала на щифт № 5 на IC2, което от своя страна би довело до по-високо съотношение на маркировката към MOSFET, което му позволява да провежда повече ток към товара .

С увеличаване на тока на натоварване двигателят ще се затрудни по-трудно да се върти, като по този начин се установи обратно до първоначалната си скорост.

Точно обратното се случва, когато скоростта има тенденция да се отклонява към по-ниски нива, когато фиктивният товар е отслабен, за да се увеличи скоростта на двигателя до нормалните му характеристики.

Продължава постоянното „влекане на въже“, така че скоростта на двигателя никога не се измества твърде много от необходимите му спецификации.

Горните вериги ELC могат да се използват с всички видове микрохидро системи, системи с водни мелници, а също и системи за вятърни мелници.

Сега нека видим как можем да използваме подобна верига ELC за регулиране на скоростта и честотата на генератор на вятърна мелница. Идеята е поискана от г-н Nilesh Patil.

Технически спецификации

Страхотен фен съм на вашите електронни схеми и хоби, за да ги създам. По принцип съм от селските райони, където 15-часовото захранване прекъсва проблема, пред който сме изправени всяка година

Дори ако отида да купя инвертор, който също не се зарежда поради прекъсване на захранването.

Създадох генератор на вятърна мелница (с много евтина цена), който ще поддържа зареждане на 12 v батерия.

Същото искам да купя контролер за зареждане на вятърна мелница, който е твърде скъп.

Така че планирахме да създадем наш собствен, ако имаме подходящ дизайн от вас

Капацитет на генератора: 0 - 230 AC волта

вход 0 - 230 v AC (варира в зависимост от скоростта на вятъра)

изход: 12 V DC (достатъчен усилващ ток).

Претоварване / разтоварване / маневриране на товара

Можете ли да ми предложите или да ми помогнете да го разработя и необходимите компоненти и печатни платки от вас

Може да се наложи много същата схема, след като успее.

Дизайнът

Заявеният по-горе дизайн може да бъде изпълнен просто чрез използване на понижаващ трансформатор и регулатор LM338, както вече беше обсъдено в много от постовете ми по-рано.

Обясненият по-долу дизайн на веригата не е от значение за горната заявка, а по-скоро засяга много сложен проблем в ситуации, когато генератор на вятърна мелница се използва за работа на натоварвания с променлив ток, зададени с мрежови спецификации за честота 50Hz или 60Hz.

Как работи ELC

Електронният контролер на натоварване е устройство, което освобождава или намалява скоростта на свързания с него двигател на генератор на електроенергия чрез регулиране на превключването на група фиктивни или изхвърлящи товари, свързани паралелно с действителните използваеми товари.

Горните операции стават необходими, тъй като въпросният генератор може да се задвижва от неправилен, различен източник, като течаща вода от поток, река, водопад или чрез вятър.

Тъй като горните сили могат да варират значително в зависимост от свързаните параметри, регулиращи техните величини, генераторът може също да бъде принуден да увеличи или намали скоростта си съответно.

Увеличаването на скоростта би означавало увеличаване на напрежението и честотата, които от своя страна могат да бъдат подложени на свързаните товари, причинявайки нежелани ефекти и щети на товара.

Добавяне на зареждащи зареждания

Чрез добавяне или приспадане на външни натоварвания (дъмпингови натоварвания) през генератора, неговата скорост може да бъде ефективно противодействана на принудителната източник на енергия, така че скоростта на генератора да се поддържа приблизително до определените нива на честота и напрежение.

Вече обсъдих една проста и ефективна схема на електронен контролер на товара в един от предишните ми постове, настоящата идея е вдъхновена от нея и е доста подобна на този дизайн.

Фигурата по-долу показва как предлаганият ELC може да бъде конфигуриран.

Сърцевината на схемата е IC LM3915, който всъщност е светодиоден драйвер с точка / лента, използван за показване на вариации на подаваното аналогово входно напрежение чрез последователни LED осветления.

Горепосочената функция на IC е използвана тук за прилагане на функциите ELC.

Генераторът 220V първо се понижава до 12V DC чрез понижаващ трансформатор и се използва за захранване на електронната схема, състояща се от IC LM3915 и свързаната мрежа.

Това изправено напрежение също се подава към щифт # 5 на IC, който е сензорният вход на IC.

Генериране на пропорционални чувствителни напрежения

Ако приемем, че 12V от трансформатора са пропорционални на 240V от генератора, това означава, че ако напрежението на генератора се повиши до 250V, ще се увеличи 12V от трансформатора пропорционално на:

12 / x = 240/250

x = 12,5V

По същия начин, ако напрежението на генератора падне до 220V, пропорционално ще падне напрежението на трансформатора до:

12 / x = 240/220
x = 11V

и така нататък.

Горните изчисления ясно показват, че оборотите в минута, честотата и напрежението на генератора са изключително линейни и пропорционални един на друг.

В предложената схема на схемата на електронния контролер на натоварването по-долу, изправеното напрежение, подавано към щифт № 5 на IC, се регулира така, че при включени всички използваеми товари да са включени само три фиктивни товара: лампа №1, лампа №2 и лампа №3 позволено да остане включено.

Това се превръща в разумно контролирана настройка за контролера на натоварването, разбира се диапазонът на вариациите на настройка може да бъде настроен и настроен на различни величини в зависимост от предпочитанията и спецификациите на потребителите.

Това може да стане чрез произволно регулиране на зададената предварителна настройка на пин # 5 на интегралната схема или чрез използване на различни набори от натоварвания през 10-те изхода на интегралната схема.

Настройване на ELC

Сега с гореспоменатата настройка, нека приемем, че генераторът работи при 240V / 50Hz с включени първите три лампи в последователността на интегралната схема, както и всички външни използваеми товари (уреди).

При тази ситуация, ако някои от уредите са изключени, ще освободи генератора от някакво натоварване, което ще доведе до увеличаване на скоростта му, но увеличаването на скоростта също ще създаде пропорционално увеличение на напрежението на щифт № 5 на IC.

Това ще накара IC да включи своите последващи пиноти в реда, като по този начин включването може да бъде лампа # 4,5,6 и така нататък, докато скоростта на генератора не се задуши, за да поддържа желаната зададена скорост и честота.

И обратно, да предположим, че ако скоростта на генератора има тенденция да намалява поради влошаване на енергийните условия на източника, това ще накара IC да изключи лампа # 1,2,3 една по една или няколко от тях, за да се предотврати падането на напрежението под зададената , правилни спецификации.

Всички фиктивни натоварвания се прекратяват последователно чрез PNP буферни транзисторни каскади и следващите NPN силови транзисторни каскади.

Всички PNP транзистори са 2N2907, докато NPN са TIP152, които могат да бъдат заменени с N-MOSFET като IRF840.

Тъй като гореспоменатите устройства работят само с постоянен ток, изходът на генератора е подходящо преобразуван в постоянен ток чрез 10amp диоден мост за необходимото превключване.

Лампите могат да бъдат с мощност 200 вата, с мощност 500 вата или според предпочитанията на потребителя, както и спецификациите на генератора.

Електрическа схема

Досега научихме ефективна схема на електронния контролер на товара, използвайки последователна концепция за превключвател на множество фиктивни натоварвания, тук обсъждаме много по-опростен дизайн на същата, използвайки концепция за триам димер и с едно натоварване.

Какво представлява димерният превключвател

Устройството за превключване на димера е нещо, с което всички сме запознати и можем да ги видим инсталирани в нашите домове, офиси, магазини, молове и т.н.

Димерният превключвател е електронно устройство, управлявано от мрежата, което може да се използва за управление на прикачен товар, като светлини и вентилатори, просто чрез промяна на свързаното променливо съпротивление, наречено гърне.

Контролът се извършва основно от симистор, който е принуден да превключва с индуцирана честота на забавяне във времето, така че да остане включена само по време на част от полуциклите на променлив ток.

Това забавяне на превключване е пропорционално на коригираното съпротивление на гърнето и се променя при промяна на съпротивлението на гърнето.

По този начин, ако съпротивлението на гърнето е ниско, триакът може да проведе по-дълъг интервал от време през фазовите цикли, което позволява преминаването на повече ток през товара, а това от своя страна позволява натоварването да се активира с повече мощност.

Обратно, ако съпротивлението на гърнето е намалено, симисторът е ограничен да провежда пропорционално за много по-малък участък от фазовия цикъл, което прави товара по-слаб с неговото активиране.

В предложената схема на електронен контролер на натоварването се прилага същата концепция, но тук гърнето се заменя с опто съединител, направен чрез скриване на LED / LDR модул в светлоустойчива запечатана кутия.

Използване на превключвател на димера като ELC

Концепцията всъщност е доста проста:

Светодиодът вътре в опто се задвижва от пропорционално спаднало напрежение, получено от изхода на генератора, което означава, че яркостта на LED сега зависи от вариациите на напрежението на генератора.

Съпротивлението, което е отговорно за въздействието на симисторната проводимост, се замества от LDR вътре в опто модула, което означава, че нивата на яркост на LED стават отговорни за регулирането на нивата на симисторната проводимост.

Първоначално веригата ELC се прилага с напрежение от генератора, работещ с 20% по-голяма скорост от неговата правилно определена скорост.

Разумно изчислен фиктивен товар е прикрепен последователно с ELC, а P1 се регулира така, че фиктивният товар леко осветява и настройва скоростта и честотата на генератора до правилното ниво според необходимите спецификации.

Това се изпълнява с всички външни уреди в включено положение, което може да бъде свързано с мощността на генератора.

Горното изпълнение настройва контролера оптимално за справяне с всяко несъответствие, създадено в скоростта на генератора.

Да предположим сега, ако някои от уредите са изключени, това би създало ниско налягане върху генератора, което го принуждава да се върти по-бързо и да генерира повече електричество.

Това обаче също би принудило светодиода вътре в опто да се увеличи пропорционално по-ярко, което от своя страна би намалило съпротивлението на LDR, като по този начин ще принуди симистора да проведе повече и да източи излишното напрежение през фиктивния товар пропорционално.

Фиктивният товар, който очевидно е лампа с нажежаема жичка, може да се види да свети относително по-ярко в тази ситуация, източвайки допълнителната мощност, генерирана от генератора, и възстановявайки скоростта на генератора до първоначалните обороти в минута.

Електрическа схема

Списък на частите за единичен фиктивен товар, схема на електронен контролер на товара

  • R1 = 15K,
  • R2 = 330K
  • R3 = 33K
  • R4 = 47K 2 WATT
  • R5 = 47 OHMS
  • P1 = 100K 1 WATT PRESET
  • C1 = 0.1uF / 1KV
  • C2, c3 = 0.047uF / 250V
  • OPTO = МОНТАЖ НА БЯЛ ВИСОКО ЯРКИ 5ММ LED И ПОДХОДЯЩ LDR
  • L1 = 100mH, 20 AMP ФЕРИТЕН ЯДРЕН ИНДУКТОР
  • ФУНКЦИОНЕН НАТОВАРВАНЕ = 2000 WATT LAMP
  • DC = DIAC DB-3 ГОЛЯМ
  • TR1 = TRIAC BTA41 / 600



Предишна: I / V Tracker Circuit за слънчеви MPPT приложения Напред: Съвети за поддръжка на оловно-киселинна батерия