Příspěvek vysvětluje jednoduchý elektronický regulátor zátěže nebo obvod regulátoru, který automaticky reguluje a řídí rychlost otáčení systému hydroelektrického generátoru přidáním nebo odečtením řady fiktivních zátěží. Postup zajišťuje stabilizovaný výstup napětí a frekvence pro uživatele. Nápad požadoval pan Aponso

Technické specifikace:

Díky za odpověď a byl jsem dva týdny mimo zemi. Díky za informace a časovač obvod nyní funguje velmi dobře.
Případ II, potřebuji elektronický regulátor zátěže (ELC). Moje vodní elektrárna je 5 kw jednofázová 220V a 50Hz a potřebuji regulovat přebytečný výkon pomocí ELC. Uveďte prosím spolehlivý obvod pro můj požadavek
Znovu

Design

Pokud jste jedním z těch šťastných lidí, kteří mají volně tekoucí potok, říční potok nebo dokonce aktivní malou vodu spadající poblíž vašeho dvorku, můžete si velmi dobře myslet, že ji přeměníte na bezplatnou elektřinu jednoduše instalací mini hydrogenerátoru v cestě průtok vody a přístup k elektřině zdarma po celou dobu životnosti.

Hlavním problémem těchto systémů je však rychlost generátoru, která přímo ovlivňuje jeho parametry napětí a frekvence.

Zde rychlost otáčení generátoru závisí na dvou faktorech, síle proudu vody a zátěži spojené s generátorem. Pokud se něco z toho změní, změní se také rychlost generátoru, což způsobí ekvivalentní snížení nebo zvýšení výstupního napětí a frekvence.

Jak všichni víme, pro mnoho spotřebičů, jako jsou ledničky, střídavé napětí, motory, vrtačky atd., Může být rozhodující napětí a frekvence, které mohou přímo souviset s jejich účinností, takže jakoukoli změnu těchto parametrů nelze brát na lehkou váhu.

Za účelem řešení výše uvedené situace tak, aby se napětí i frekvence udržovaly v přijatelných mezích, se u všech vodních energetických systémů obvykle používá ELC nebo elektronický regulátor zátěže.

Vzhledem k tomu, že řízení průtoku vody nemůže být proveditelnou možností, stává se řízení zátěže vypočítaným způsobem jediným východiskem pro výše diskutovanou otázku.

To je ve skutečnosti poměrně jednoduché, je to všechno o použití obvodu, který sleduje napětí generátoru a zapíná nebo vypíná několik fiktivních zátěží, které zase řídí a kompenzují zvýšení nebo snížení rychlosti generátoru.

Níže jsou diskutovány dva jednoduché obvody elektronického regulátoru zátěže (ELC) (navržené mnou), které lze snadno postavit doma a použít pro navrhovanou regulaci jakékoli mini vodní elektrárny. Naučme se jejich operace pomocí následujících bodů:

ELC Circuit pomocí IC LM3915

První obvod, který používá několik kaskádových integrovaných obvodů LM3914 nebo LM3915, je v zásadě konfigurován jako 20krokový budicí obvod snímače napětí.

Měnící se vstup 0 až 2,5 V DC na jeho pinu č. 5 produkuje ekvivalentní sekvenční odezvu napříč 20 výstupy dvou integrovaných obvodů, počínaje od LED č. 1 po LED č. 20, což znamená při 0,125 V, první LED svítí. zatímco vstup dosáhne 2,5 V, rozsvítí se 20. LED (všechny LED se rozsvítí).

Cokoli mezi nimi má za následek přepínání odpovídajících mezilehlých LED výstupů.

Předpokládejme, že generátor má specifikaci 220V / 50Hz, což znamená, že snížení jeho rychlosti by mělo za následek snížení specifikovaného napětí i frekvence a naopak.

V navrhovaném prvním obvodu ELC redukujeme napětí 220V na požadovaný nízký potenciál DC pomocí sítě děliče rezistorů a napájecího kolíku # 5 IC tak, že prvních 10 LED (LED # 1 a zbytek modrých bodů) právě svítí.

Nyní jsou tyto LED pinouty (od LED č. 2 do LED č. 20) kromě domácí zátěže také připojeny k jednotlivým fiktivním zátěžím prostřednictvím jednotlivých ovladačů MOSFET.

Domácí užitečné zátěže jsou připojeny přes relé na výstupu LED č. 1.

Ve výše uvedeném stavu zajišťuje, že při 220 V, zatímco jsou používány všechny domácí zátěže, se rozsvítí také 9 dalších fiktivních zátěží a kompenzuje tak produkci požadovaných 220 V při 50 Hz.

Nyní předpokládejme, že rychlost generátoru má tendenci stoupat nad značku 220V, což by ovlivnilo kolík # 5 IC, který by odpovídajícím způsobem přepínal LED označené červenými tečkami (od LED # 11 a nahoru).

Když se tyto LED rozsvítí, odpovídající fiktivní zátěže se přidají do boje, čímž se sníží rychlost generátoru tak, že se obnoví jeho normální specifikace, protože k tomu dojde, fiktivní zátěže se opět vypnou v zadním pořadí, to pokračuje samočinně se nastavuje tak, aby rychlost motoru nikdy nepřekročila normální hodnoty.

Dále předpokládejme, že rychlost motoru má tendenci klesat v důsledku nižšího průtoku vody, LED označené modrou barvou se postupně vypnou (počínaje LED č. 10 a směrem dolů), čímž se sníží fiktivní zatížení a tím se uvolní motor od nadměrného zatížení, čímž se obnoví jeho rychlost směrem k původnímu bodu, mají zátěže tendenci se postupně zapínat / vypínat, aby byla zachována přesná doporučená rychlost motoru generátoru.

Fiktivní zatížení lze vybrat podle preferencí uživatele a podmíněných specifikací. Přírůstek 200 wattů na každý výstup LED by byl pravděpodobně nejpříznivější.

Fiktivní zátěže musí mít odporovou povahu, například 200 wattové žárovky nebo žhavicí cívky.

Kruhový diagram

ELC Circuit pomocí PWM

Druhá možnost je velmi zajímavá a ještě jednodušší. Jak je vidět na daném schématu, jako generátor PWM se používá pár 555 integrovaných obvodů, které mění svůj poměr poměr / poměr v závislosti na odpovídající proměnlivé úrovni napětí napájeného na kolíku # 5 IC2.

“jak fungovat bluetooth ”

Dobře vypočítaná falešná zátěž s vysokým příkonem je připojena pomocí jediného stupně ovladače mosfet na kolíku # 3 IC # 2.

Jak je diskutováno ve výše uvedené části, i zde je na kolík č. 5 IC2 aplikováno nižší stejnosměrné napětí vzorku odpovídající 220V tak, že osvětlení fiktivních zátěží se přizpůsobuje domácím zátěžím, aby udržel výstup generátoru v rozsahu 220V.

Nyní předpokládejme, že rychlost otáčení generátoru driftuje směrem k vyšší straně, vytvoří ekvivalentní nárůst potenciálu na pinu č. 5 IC2, což by zase vedlo k vyššímu poměru značek k mosfetu, což by mu umožnilo vést více proudu k zátěži .

S nárůstem zatěžovacího proudu by se motor těžší otáčet, a tak by se usadil zpět na původní rychlost.

Přesný opak se stane, když má rychlost tendenci driftovat k nižším úrovním, když je falešná zátěž oslabena, aby se zvýšila rychlost motoru na jeho normální parametry.

Neustálé přetahování pokračuje, takže rychlost motoru se nikdy příliš neposunuje z požadovaných specifikací.

Výše uvedené obvody ELC lze použít se všemi typy mikrohydrosystémů, systémů vodních mlýnů a také systémů větrných mlýnů.

Nyní se podívejme, jak můžeme použít podobný obvod ELC pro regulaci rychlosti a frekvence generátoru větrného mlýna. Nápad požadoval pan Nilesh Patil.

Technické specifikace

Jsem velkým fanouškem vašich elektronických obvodů a hobby, abych je vytvořil. V zásadě jsem z venkovské oblasti, kde 15 hodin přerušila napájení problém, kterému čelíme každý rok

I když se chystám koupit měnič, který se také kvůli výpadku napájení nenabíjí.

Vytvořil jsem generátor větrného mlýna (In Very Cheap Cost), který bude podporovat nabíjení 12 V baterie.

Stejně tak se snažím koupit větrný mlýn s nabíjecí turbínou, která je příliš nákladná.

Takže plánujeme vytvořit vlastní, pokud máte vhodný design od vás

Kapacita generátoru: 0 - 230 V stř

vstup 0 - 230 V AC (liší se podle rychlosti větru)

výstup: 12 V DC (dostatečný zesilovací proud).

Přetížení / Vybití / Falešná manipulace s nákladem

Můžete mi prosím navrhnout nebo mi pomoci s jeho vývojem a požadovanou komponentou & PCB od vás

Možná jsem vyžadoval mnoho stejných okruhů, jakmile uspěju.

Design

Výše požadovaný design lze implementovat jednoduše pomocí transformátoru s krokem dolů a regulátoru LM338, jak již bylo diskutováno v mnoha mých příspěvcích dříve.

Návrh obvodu vysvětlený níže není relevantní pro výše uvedený požadavek, spíše řeší mnohem složitější problém v situacích, kdy se generátor větrného mlýna používá k provozu střídavých zátěží přiřazených k specifikacím frekvence 50 Hz nebo 60 Hz.

Jak ELC funguje

Elektronický regulátor zátěže je zařízení, které uvolňuje nebo tlumí otáčky přidruženého motoru generátoru elektřiny nastavením přepínání skupiny fiktivních nebo skládkových zátěží připojených paralelně se skutečnými použitelnými zátěžemi.

Výše uvedené operace jsou nezbytné, protože příslušný generátor může být poháněn nepravidelným, měnícím se zdrojem, jako je tekoucí voda z potoka, řeky, vodopádu nebo větru.

Vzhledem k tomu, že výše uvedené síly se mohly významně lišit v závislosti na souvisejících parametrech řídících jejich velikosti, mohl by být generátor také nucen odpovídajícím způsobem zvyšovat nebo snižovat svou rychlost.

Zvýšení rychlosti by znamenalo zvýšení napětí a frekvence, které by zase mohlo být vystaveno připojeným zátěžím, což by způsobilo nežádoucí účinky a poškození zátěží.

Přidání skládky

Přidáním nebo odečtením externích zátěží (odložených zátěží) napříč generátorem lze jeho rychlost účinně potlačit proti energii vynuceného zdroje, takže rychlost generátoru je udržována přibližně na specifikovaných úrovních frekvence a napětí.

O jednoduchém a efektivním obvodu elektronického regulátoru zátěže jsem již hovořil v jednom ze svých předchozích příspěvků, současná myšlenka je z ní inspirována a je docela podobná tomuto designu.

Níže uvedený obrázek ukazuje, jak lze konfigurovat navrhované ELC.

Srdcem obvodu je IC LM3915, což je v podstatě bodový / barový LED ovladač používaný pro zobrazování variací přiváděného analogového napěťového vstupu prostřednictvím postupného LED osvětlení.

Výše uvedená funkce IC byla zde využita pro implementaci funkcí ELC.

Generátor 220V je nejprve sestoupen na 12V DC prostřednictvím sestupného transformátoru a slouží k napájení elektronického obvodu, který tvoří IC LM3915 a související síť.

Toto usměrněné napětí se také přivádí na pin # 5 IC, který je snímacím vstupem IC.

Generování přiměřeného snímacího napětí

Pokud předpokládáme, že 12V z transformátoru bude úměrné 240V z generátoru, znamená to, že pokud napětí generátoru vzroste na 250V, zvýší se 12V z transformátoru úměrně na:

12 / x = 240/250

x = 12,5 V

Podobně, pokud napětí generátoru klesne na 220 V, úměrně by pokleslo napětí transformátoru na:

12 / x = 240/220
x = 11V

a tak dále.

Výše uvedené výpočty jasně ukazují, že otáčky, frekvence a napětí generátoru jsou extrémně lineární a navzájem úměrné.

V níže navrženém návrhu obvodu elektronického regulátoru zátěže je usměrněné napětí přiváděné na kolík # 5 IC upraveno tak, že se zapnutými všemi použitelnými zátěžemi jsou pouze tři fiktivní zátěže: lampa # 1, lampa # 2 a lampa # 3 může zůstat zapnutý.

Toto se stává rozumně řízeným nastavením pro regulátor zátěže, rozsah variací úprav lze samozřejmě nastavit a upravit na různé velikosti v závislosti na preferencích a specifikacích uživatelů.

Toho lze dosáhnout náhodným nastavením dané předvolby na pinu # 5 IC nebo použitím různých sad zátěží napříč 10 výstupy IC.

Nastavení ELC

Nyní s výše uvedeným nastavením předpokládejme, že generátor běží na 240 V / 50 Hz se zapnutými prvními třemi lampami v sekvenci IC a také se zapnutými všemi externími použitelnými zátěžemi (spotřebiči).

V této situaci, pokud je několik spotřebičů vypnuto, by generátor odlehčilo od určitého zatížení, což by vedlo ke zvýšení jeho rychlosti, avšak zvýšení rychlosti by také vytvořilo úměrné zvýšení napětí na pinu č. 5 IC.

Toto vyzve IC, aby zapnul své následné pinouty v pořadí, čímž může být zapnuto, lampa č. 4,5,6 atd., Dokud se neudusí rychlost generátoru, aby se udržela požadovaná přiřazená rychlost a frekvence.

Naopak, předpokládejme, že pokud má rychlost generátoru tendenci zasít kvůli zhoršeným energetickým podmínkám zdroje, vyzve IC k vypnutí kontrolky VYP # 1,2,3 jeden po druhém nebo několika z nich, aby se zabránilo poklesu napětí pod nastavenou hodnotu , správné specifikace.

Fiktivní zátěže jsou postupně ukončeny prostřednictvím vyrovnávacích tranzistorových stupňů PNP a následných výkonových tranzistorových stupňů NPN.

Všechny tranzistory PNP jsou 2N2907, zatímco NPN jsou TIP152, které lze nahradit N-mosfety, jako je IRF840.

Jelikož výše uvedená zařízení fungují pouze na stejnosměrný proud, je výstup generátoru vhodně převeden na stejnosměrný proud pomocí diodového můstku 10amp pro požadované přepínání.

Žárovky mohou mít jmenovitý výkon 200 W, jmenovitý 500 W nebo upřednostňování uživatelem a specifikace generátoru.

Kruhový diagram

Zatím jsme se naučili efektivní obvod elektronického regulátoru zátěže pomocí konceptu sekvenčního vícenásobného přepínače zátěže, zde diskutujeme mnohem jednodušší design stejného pomocí konceptu triakového stmívače a s jednou zátěží.

Co je přepínač stmívače

Zařízení se stmívačem je něco, co všichni známe a vidíme jej instalované v našich domovech, kancelářích, obchodech, obchodních centrech atd.

Stmívač je elektronické zařízení napájené ze sítě, které lze použít k ovládání připojené zátěže, jako jsou světla a ventilátory, jednoduše změnou přidruženého proměnného odporu zvaného hrnec.

Řízení je v zásadě prováděno triakem, který je nucen přepínat s frekvencí indukovaného časového zpoždění tak, že zůstane zapnutý pouze během zlomku polovičních cyklů střídavého proudu.

Toto spínací zpoždění je úměrné upravenému odporu hrnce a mění se, jak se mění odpor hrnce.

Pokud je tedy odpor hrnce nízký, triak se nechá provádět po delší časový interval napříč fázovými cykly, což umožňuje průchod více proudu zátěží, což zase umožňuje zátěž aktivovat s větším výkonem.

Naopak, pokud je odpor hrnce snížen, je triak omezen na proporcionální chování po mnohem menší část fázového cyklu, čímž je jeho aktivace slabší.

V navrhovaném obvodu elektronického regulátoru zátěže se uplatňuje stejný koncept, avšak zde je hrnec nahrazen optočlenem vyrobeným skrytím sestavy LED / LDR uvnitř nepropustného krytu.

Použití stmívače jako ELC

Koncept je vlastně docela jednoduchý:

LED uvnitř opto je poháněna úměrně poklesnutým napětím odvozeným z výstupu generátoru, což znamená, že jas LED nyní závisí na změnách napětí generátoru.

Odpor, který je zodpovědný za ovlivnění triakového vedení, je nahrazen LDR uvnitř optické sestavy, což znamená, že úrovně jasu LED jsou nyní odpovědné za nastavení úrovní triakového vedení.

Zpočátku je obvod ELC napájen napětím generátoru běžícího o 20% vyšší rychlostí, než je jeho správná specifikovaná rychlost.

Přiměřeně vypočítaná fiktivní zátěž je zapojena do série s ELC a P1 je upravena tak, aby fiktivní zátěž mírně osvětlila a upravila rychlost a frekvenci generátoru na správnou úroveň podle požadovaných specifikací.

To se provádí u všech externích zařízení v zapnuté poloze, která může být spojena s výkonem generátoru.

Výše uvedená implementace nastavuje ovladač optimálně pro řešení jakékoli nesrovnalosti vytvořené v rychlosti generátoru.

Nyní předpokládejme, že pokud je několik spotřebičů vypnuto, vytvořilo by to nízký tlak na generátor, což by ho donutilo rychleji se točit a generovat více elektřiny.

To by však také donutilo LED uvnitř optiky proporcionálně zesílit, což by zase snížilo odpor LDR, čímž by se triak donutil více vést a úměrně odvádět přebytečné napětí skrz fiktivní zátěž.

Fiktivní zátěž, kterou je zjevně žárovka, byla v této situaci viditelná relativně jasněji, odčerpávala extra energii generovanou generátorem a obnovovala rychlost generátoru na původní otáčky.