Il post spiega un semplice controller di carico elettronico o circuito del regolatore che regola e controlla automaticamente la velocità di rotazione di un sistema di generatore idroelettrico aggiungendo o deducendo una serie di carichi fittizi. La procedura garantisce un'uscita di tensione e frequenza stabilizzata per l'utente. L'idea è stata richiesta dal Sig. Aponso

Specifiche tecniche:

Grazie per la risposta e sono stato fuori dal paese per due settimane. Grazie per le informazioni e il circuito del timer funziona molto bene ora.
Caso II, ho bisogno di un controllore elettronico del carico (ELC) La mia centrale idroelettrica è da 5 kw monofase a 220 V e 50 Hz e ho bisogno di controllare la potenza in eccesso tramite ELC. Si prega di fornire un circuito affidabile per le mie esigenze
Ancora

Il design

Se sei una di quelle persone fortunate che hanno un torrente che scorre libero, un ruscello o anche una piccola cascata d'acqua attiva vicino al tuo cortile, puoi benissimo pensare di convertirlo in elettricità gratuita semplicemente installando un mini generatore idroelettrico nel percorso del flusso d'acqua e accesso all'elettricità gratuita per tutta la vita.

Tuttavia, il problema principale con tali sistemi è la velocità del generatore che influenza direttamente le sue specifiche di tensione e frequenza.

Qui, la velocità di rotazione del generatore dipende da due fattori, la potenza del flusso d'acqua e il carico collegato al generatore. Se qualcuno di questi cambia, anche la velocità del generatore cambia provocando una diminuzione o un aumento equivalente della sua tensione e frequenza di uscita.

Come tutti sappiamo, per molti apparecchi sono come frigoriferi, AC, motori, trapani, ecc tensione e frequenza possono essere cruciali e possono essere direttamente correlate alla loro efficienza, quindi qualsiasi modifica di questi parametri non può essere presa alla leggera.

Per affrontare la situazione di cui sopra in modo che la tensione e la frequenza siano entrambe mantenute entro limiti tollerabili, un ELC o un controllore di carico elettronico viene normalmente impiegato con tutti i sistemi idroelettrici.

Poiché il controllo del flusso d'acqua non può essere un'opzione fattibile, il controllo del carico in modo calcolato diventa l'unica via d'uscita per il problema sopra discusso.

Questo in effetti è piuttosto semplice, si tratta di impiegare un circuito che monitora la tensione del generatore e accende o spegne alcuni carichi fittizi che a loro volta controllano e compensano l'aumento o la diminuzione della velocità del generatore.

Di seguito vengono discussi due semplici circuiti elettronici di controllo del carico (ELC) (progettati da me) che possono essere facilmente costruiti a casa e utilizzati per la regolazione proposta di qualsiasi mini centrale idroelettrica. Impariamo le loro operazioni con i seguenti punti:

Circuito ELC che utilizza IC LM3915

Il primo circuito che utilizza un paio di circuiti integrati LM3914 o LM3915 in cascata è fondamentalmente configurato come un circuito di pilotaggio del rilevatore di tensione a 20 passi.

Un ingresso variabile da 0 a 2,5 V CC sul pin n. 5 produce una risposta sequenziale equivalente tra le 20 uscite dei due circuiti integrati, a partire dal LED n. 1 fino al LED n. 20, ovvero a 0,125 V, il primo LED si accende. mentre quando l'ingresso raggiunge i 2.5V, si accende il 20 ° LED (tutti i LED sono accesi).

Qualunque cosa nel mezzo si traduce nella commutazione delle corrispondenti uscite LED intermedie.

Supponiamo che il generatore sia con specifiche 220V / 50Hz, significa che l'abbassamento della sua velocità comporterebbe un abbassamento della tensione specificata e della frequenza, e viceversa.

Nel primo circuito ELC proposto, riduciamo la 220V alla CC a basso potenziale richiesta tramite una rete di divisori di resistori e alimentiamo il pin n. 5 dell'IC in modo che i primi 10 LED (LED n. 1 e resto dei punti blu) si illuminino.

Ora queste piedinature LED (dal LED # 2 al LED # 20) sono anche collegate a singoli carichi fittizi tramite singoli driver mosfet, oltre al carico domestico.

I carichi utili domestici sono collegati tramite un relè sull'uscita LED # 1.

Nella condizione di cui sopra assicura che a 220V mentre tutti i carichi domestici sono in uso, anche 9 carichi fittizi aggiuntivi si illuminano e compensano per produrre i 220V richiesti a 50Hz.

Supponiamo ora che la velocità del generatore tenda a salire al di sopra del segno di 220V, ciò influenzerebbe il pin # 5 dell'IC che commuterà corrispondentemente i LED contrassegnati con punti rossi (dal LED # 11 in su).

Quando questi LED sono accesi, i carichi fittizi corrispondenti vengono aggiunti alla mischia schiacciando così la velocità del generatore in modo che venga ripristinata alle sue specifiche normali, poiché ciò accade i carichi fittizi vengono nuovamente disattivati in sequenza inversa, questo va avanti autoregolante in modo che la velocità del motore non superi mai i normali valori nominali.

Successivamente, supponiamo che la velocità del motore tenda a diminuire a causa della minore potenza del flusso d'acqua, i LED contrassegnati con il blu iniziano a spegnersi in sequenza (a partire dal LED # 10 e verso il basso), questo riduce i carichi fittizi e a sua volta solleva il motore dal carico in eccesso ripristinando così la sua velocità verso il punto originale, nel processo i carichi tendono ad accendersi / spegnersi in sequenza per mantenere l'esatta velocità consigliata del motore del generatore.

I carichi fittizi possono essere selezionati in base alle preferenze dell'utente e alle specifiche condizionali. Un incremento di 200 watt su ciascuna uscita LED sarebbe probabilmente più favorevole.

I carichi fittizi devono essere di natura resistiva, come lampade a incandescenza da 200 watt o bobine di riscaldamento.

Schema elettrico

Circuito ELC che utilizza PWM

La seconda opzione è piuttosto molto interessante e ancora più semplice. Come si può vedere nel diagramma dato, un paio di 555 IC sono usati come un generatore PWM che altera il suo rapporto contrassegno / spazio in risposta al livello di tensione corrispondentemente variabile alimentato al pin # 5 di IC2.

“come funziona un generatore termoelettrico ”

Un carico fittizio ad alto wattaggio ben calcolato è collegato con un unico stadio controller mosfet al pin n. 3 dell'IC n. 2.

Come discusso nella sezione precedente, anche qui viene applicata una tensione CC campione inferiore corrispondente a 220 V al pin n. 5 di IC2 in modo tale che le illuminazioni dei carichi fittizi si regolino con i carichi domestici per mantenere l'uscita del generatore entro la gamma di 220 V.

Supponiamo ora che la velocità di rotazione del generatore vada alla deriva verso il lato superiore, creerebbe un aumento equivalente di potenziale al pin # 5 di IC2 che a sua volta darebbe luogo a un rapporto di tacca più alto al mosfet, permettendogli di condurre più corrente al carico .

Con l'aumento della corrente di carico, il motore avrebbe difficoltà a ruotare, stabilendosi così di nuovo alla sua velocità originale.

Esattamente l'opposto accade quando la velocità tende a spostarsi verso livelli inferiori, quando il carico fittizio viene indebolito per portare la velocità del motore alle sue normali specifiche.

Un costante 'tiro alla fune' continua in modo che la velocità del motore non si sposti mai troppo dalle specifiche richieste.

I circuiti ELC di cui sopra possono essere utilizzati con tutti i tipi di sistemi microidro, sistemi di mulini ad acqua e anche sistemi di mulini a vento.

Ora vediamo come possiamo impiegare un circuito ELC simile per regolare la velocità e la frequenza di un'unità generatore di mulino a vento. L'idea è stata richiesta dal Sig. Nilesh Patil.

Specifiche tecniche

Sono un grande fan dei tuoi circuiti elettronici e Hobby per crearlo. Fondamentalmente vengo da una zona rurale dove 15 ore di interruzione di corrente problema che affrontiamo ogni anno

Anche se vado a comprare un inverter che non viene addebitato a causa di un'interruzione di corrente.

Ho creato un generatore eolico (a un costo molto economico) da cui supporterà la ricarica della batteria da 12 V.

Per lo stesso sto cercando di acquistare un controller per turbina di carica per mulino eolico che è troppo costoso.

Quindi pianificato di creare il nostro se hai un design adatto da te

Capacità del generatore: 0-230 AC Volt

ingresso 0-230 V CA (Varia in base alla velocità del vento)

uscita: 12 V CC (corrente di boost sufficiente).

Sovraccarico / Scarica / Movimentazione del carico fittizio

Potete suggerirmi o aiutarmi a svilupparlo e richiedere componenti e PCB da voi

Potrei aver bisogno di molti stessi circuiti una volta riusciti.

Il design

Il progetto richiesto sopra può essere implementato semplicemente utilizzando un trasformatore step down e un regolatore LM338 come già discusso in molti dei miei post in precedenza.

Il progetto del circuito spiegato di seguito non è rilevante per la richiesta di cui sopra, piuttosto affronta un problema molto complesso in situazioni in cui un generatore di mulino a vento viene utilizzato per il funzionamento di carichi CA assegnati con specifiche di frequenza di rete 50Hz o 60Hz.

Come funziona un ELC

Un controllore di carico elettronico è un dispositivo che libera o blocca la velocità di un motore generatore di elettricità associato regolando la commutazione di un gruppo di carichi fittizi o di scarico collegati in parallelo con i carichi effettivamente utilizzabili.

Le operazioni di cui sopra si rendono necessarie in quanto il generatore in questione può essere azionato da una sorgente irregolare e variabile come l'acqua che scorre da un torrente, fiume, cascata o dal vento.

Poiché le forze di cui sopra potrebbero variare in modo significativo a seconda dei parametri associati che regolano la loro grandezza, il generatore potrebbe anche essere costretto ad aumentare o diminuire la sua velocità di conseguenza.

Un aumento della velocità significherebbe un aumento della tensione e della frequenza che a sua volta potrebbe essere soggetta ai carichi collegati, provocando effetti indesiderati e danni ai carichi.

Aggiunta di carichi di scarico

Aggiungendo o sottraendo carichi esterni (carichi di scarico) attraverso il generatore, la sua velocità potrebbe essere efficacemente contrastata contro l'energia della sorgente forzata in modo tale che la velocità del generatore sia mantenuta approssimativamente ai livelli specificati di frequenza e tensione.

Ho già discusso di un circuito di controllo del carico elettronico semplice ed efficace in uno dei miei post precedenti, l'idea presente ne è ispirata ed è abbastanza simile a quel design.

La figura seguente mostra come configurare l'ELC proposto.

Il cuore del circuito è l'IC LM3915 che è fondamentalmente un driver LED punto / barra utilizzato per visualizzare le variazioni nell'ingresso di tensione analogico alimentato attraverso illuminazioni LED sequenziali.

La funzione di cui sopra dell'IC è stata sfruttata qui per implementare le funzioni ELC.

Il generatore 220V viene prima abbassato a 12V DC tramite un trasformatore step down e viene utilizzato per alimentare il circuito elettronico costituito dall'IC LM3915 e dalla rete associata.

Questa tensione raddrizzata viene anche alimentata al pin # 5 dell'IC, che è l'ingresso di rilevamento dell'IC.

Generazione di tensioni di rilevamento proporzionate

Se assumiamo che i 12V del trasformatore siano proporzionati ai 240V del generatore, implica che se la tensione del generatore sale a 250V aumenterebbero i 12V del trasformatore proporzionalmente a:

12 / x = 240/250

x = 12,5 V.

Allo stesso modo, se la tensione del generatore scende a 220 V, la tensione del trasformatore diminuirà proporzionalmente a:

12 / x = 240/220
x = 11V

e così via.

I calcoli precedenti mostrano chiaramente che RPM, frequenza e tensione del generatore sono estremamente lineari e proporzionati tra loro.

Nel progetto di circuito del controllore di carico elettronico proposto di seguito, la tensione raddrizzata alimentata al pin # 5 dell'IC è regolata in modo tale che con tutti i carichi utilizzabili accesi, solo tre carichi fittizi: lampada # 1, lampada # 2 e lampada # 3 sono permesso di rimanere acceso.

Questo diventa una configurazione ragionevolmente controllata per il controllore di carico, ovviamente la gamma di variazioni di regolazione potrebbe essere impostata e regolata a diverse grandezze a seconda delle preferenze e delle specifiche dell'utente.

Ciò può essere fatto regolando in modo casuale la preimpostazione data sul pin n. 5 dell'IC o utilizzando diversi set di carichi sulle 10 uscite dell'IC.

Configurazione dell'ELC

Ora con la configurazione sopra menzionata supponiamo che il generatore funzioni a 240V / 50Hz con le prime tre lampade nella sequenza IC accese e anche tutti i carichi utilizzabili esterni (apparecchi) accesi.

In questa situazione, se alcuni apparecchi fossero spenti, si solleverebbe il generatore da un certo carico con conseguente aumento della sua velocità, tuttavia l'aumento della velocità creerebbe anche un aumento proporzionale della tensione sul pin # 5 dell'IC.

Ciò richiederà all'IC di accendere i suoi successivi pinout nell'ordine in cui l'accensione può essere la lampada n. 4,5,6 e così via fino a quando la velocità del generatore non viene soffocata per sostenere la velocità e la frequenza assegnate desiderate.

Al contrario, si supponga che se la velocità del generatore tende a seminare a causa di condizioni di energia della sorgente degradanti, il CI spinga l'IC a spegnere la lampada n. 1,2,3 una alla volta o alcune di esse per evitare che la tensione scenda al di sotto del set , specifiche corrette.

I carichi fittizi sono tutti terminati sequenzialmente tramite gli stadi del transistor buffer PNP e i successivi stadi del transistor di potenza NPN.

Tutti i transistor PNP sono 2N2907 mentre gli NPN sono TIP152, che potrebbero essere sostituiti con N-mosfet come IRF840.

Poiché i suddetti dispositivi funzionano solo con DC, l'uscita del generatore viene opportunamente convertita in DC tramite ponte a diodi da 10A per la commutazione richiesta.

Le lampade potrebbero essere 200 watt nominali, 500 watt nominali o come preferito dall'utente e le specifiche del generatore.

Schema elettrico

Finora abbiamo imparato un circuito di controllo del carico elettronico efficace utilizzando un concetto di commutatore di carico fittizio multiplo sequenziale, qui discutiamo un design molto più semplice dello stesso utilizzando un concetto di dimmer triac e con un singolo carico.

Cos'è un interruttore dimmer

Un dispositivo interruttore dimmer è qualcosa che tutti conosciamo e possiamo vederli installati nelle nostre case, uffici, negozi, centri commerciali ecc.

Un interruttore dimmer è un dispositivo elettronico alimentato dalla rete che può essere utilizzato per controllare un carico collegato come luci e ventole semplicemente variando una resistenza variabile associata chiamata pentola.

Il controllo è fondamentalmente eseguito da un triac che è costretto a commutare con una frequenza di ritardo indotta in modo tale che rimanga ON solo durante una frazione dei semicicli AC.

Questo ritardo di commutazione è proporzionale alla resistenza al vaso regolata e cambia al variare della resistenza al vaso.

Pertanto, se la resistenza del potenziometro viene ridotta, al triac viene consentito di condurre per un intervallo di tempo più lungo attraverso i cicli di fase, il che consente a più corrente di passare attraverso il carico, e questo a sua volta consente al carico di attivarsi con più potenza.

Al contrario, se la resistenza al vaso è ridotta, il triac si limita a condurre proporzionalmente per una sezione molto più piccola del ciclo di fase, rendendo più debole il carico con la sua attivazione.

Nel circuito di controllo del carico elettronico proposto viene applicato lo stesso concetto, tuttavia qui il vaso viene sostituito con un accoppiatore ottico realizzato nascondendo un gruppo LED / LDR all'interno di una custodia sigillata a prova di luce.

Utilizzo dell'interruttore dimmer come ELC

Il concetto è in realtà piuttosto semplice:

Il LED all'interno dell'opto è pilotato da una caduta di tensione proporzionalmente derivata dall'uscita del generatore, il che significa che la luminosità del LED ora dipende dalle variazioni di tensione del generatore.

La resistenza che è responsabile di influenzare la conduzione del triac è sostituita dall'LDR all'interno del gruppo ottico, il che significa che i livelli di luminosità del LED ora diventano responsabili della regolazione dei livelli di conduzione del triac.

Inizialmente, il circuito ELC viene applicato con una tensione dal generatore che funziona al 20% in più di velocità rispetto alla velocità specificata corretta.

Un carico fittizio calcolato in modo ragionevole è collegato in serie all'ELC e P1 viene regolato in modo che il carico fittizio si illumini leggermente e regola la velocità e la frequenza del generatore al livello corretto secondo le specifiche richieste.

Viene eseguito con tutte le apparecchiature esterne in posizione ON, eventualmente associate alla potenza del generatore.

L'implementazione di cui sopra imposta il controller in modo ottimale per affrontare qualsiasi discrepanza creata nella velocità del generatore.

Supponiamo ora che se alcuni apparecchi venissero spenti, si creerebbe una bassa pressione sul generatore, costringendolo a girare più velocemente e generare più elettricità.

Tuttavia, ciò costringerebbe anche il LED all'interno dell'opto a crescere proporzionalmente più luminoso, il che a sua volta diminuirebbe la resistenza LDR, costringendo così il triac a condurre di più e drenare la tensione in eccesso attraverso il carico fittizio in modo proporzionale.

Il carico fittizio che è ovviamente una lampada a incandescenza potrebbe essere visto brillare relativamente più luminoso in questa situazione, drenando la potenza extra generata dal generatore e riportando la velocità del generatore al suo regime originale.