So erstellen Sie mit Ihren eigenen Händen eine Steuerung für einen Windgenerator: Gerät, Funktionsprinzip, Montageplan
Der mechanische Aufbau eines Windgenerators in Reinform ist nur ein Teil einer kompletten Windkraftanlage. Ein voll funktionsfähiges System verfügt neben dem mechanischen Aufbau auch über eine Reihe elektronischer Komponenten.
Beispielsweise wird eine Steuerung für einen Windgenerator benötigt – ein Gerät, das funktional darauf ausgelegt ist, die Batterieladeparameter während des Betriebs der Windkraftanlage zu stabilisieren.
Lassen Sie uns herausfinden, welche Funktionen das Gerät ausführt, und Diagramme für den Selbstzusammenbau des Controllers bereitstellen. Darüber hinaus erläutern wir die Besonderheiten der Arbeit und die Zweckmäßigkeit des Kaufs einer chinesischen Elektronikeinheit für eine Windmühle.
Der Inhalt des Artikels:
Windgeneratoren und Batterieladeregler
Wenn es durchaus möglich ist, eine mechanische Windmühle selbst zu bauen, ist es dann möglich, eine Windmühlensteuerung selbst zu bauen?
Um eine Vorstellung von Windgeneratorsteuerungen zu bekommen und solche Geräte erfolgreich mit eigenen Händen zu reproduzieren, sind grundlegende Informationen zu diesen Geräten nicht überflüssig.
Der Controller, der die Batterien versorgt, dient in erster Linie der Steuerung des Batterieladevorgangs. Dies ist seine Hauptfunktion, sie sollte jedoch bedingt in eine Reihe von Unterfunktionen unterteilt werden.
Eine Funktionalität überwacht beispielsweise den Ladestrom und den Selbstentladestrom. Eine weitere Funktionalität implementiert Aktionen zur Messung von Temperatur und Druck. Der dritte ist dafür verantwortlich, den Unterschied in den Energieflüssen auszugleichen, wenn die Batterie gleichzeitig mit dem Stromverbrauch der Last geladen wird.
Industriell gefertigte Geräte sind mit voller Funktionalität ausgestattet. Das Gleiche gilt jedoch nicht für Amateurdesigns. Geräte, die auf der Grundlage einfacher Schaltungslösungen zu Hause mit eigenen Händen hergestellt werden, sind Controller, die alles andere als perfekte Modelle sind.
Dennoch funktionieren sie und ermöglichen ein recht produktives Arbeiten verschiedene Arten von Windgeneratoren. Selbstgebaute Konstruktionen erfüllen in der Regel nur eine Funktion – den Schutz vor Überspannung und Tiefentladung.
Warum ist der Einbau einer Steuerung in eine Windenergieanlage ein Muss?
Denn im Modus der Energieauffüllung der Batterie ohne Einsatz eines Controllers ist mit unangenehmen Folgen zu rechnen:
- Verschlechterung der Batteriestruktur aufgrund unkontrollierter chemischer Prozesse.
- Unkontrollierter Druckanstieg und Elektrolyttemperatur.
- Verlust der Batterieladeeigenschaften aufgrund der stattfindenden Langzeitentladung.
Der Laderegler für einen Windkraftanlagenkreis wird üblicherweise in Form eines separaten Elektronikmoduls ausgeführt. Dieses Modul ist abnehmbar und lässt sich schnell trennen. Industriell gefertigte Geräte sind zwangsläufig mit einer Anzeige von Modi und Zuständen ausgestattet – durch Licht oder visuell über ein Display übertragen.
In der Praxis können zwei Arten von Geräten verwendet werden: solche, die direkt in das Gehäuse des Windgenerators eingebaut sind, und solche, die an die Batterie angeschlossen sind.
Schaltungslösungen für die Selbstmontage
Für die ganze Zeit seit dem Erscheinen des ersten selbstgebaute Windmühlen Die Anzahl der Controller-Schaltungslösungen hat sich um ein Vielfaches erhöht. Viele Schaltungsdesigns sind alles andere als perfekt, aber es gibt einige Optionen, auf die Sie achten sollten.
Für den häuslichen Gebrauch sind natürlich einfache Systeme relevant, die einen geringen finanziellen Aufwand erfordern, effektiv und zuverlässig sind.
Basierend auf diesen Anforderungen können Sie mit einem Controller für einen Windgenerator beginnen, der auf der Basis von Auto-Relaisreglern erstellt wurde. Die Schaltung verwendet sowohl Relais mit negativem Steuerkontakt als auch Relais mit positivem Steuerkontakt.
Diese Option besticht durch eine geringe Anzahl von Teilen und eine einfache Installation. Sie benötigen nur ein Relais, einen Leistungstransistor (Feldeffekt) und einen Widerstand.
Die Schaltung wird „Vorschaltgerät“ genannt, da sie eine zusätzliche Last in Form einer gewöhnlichen Glühbirne verwendet. Somit wird die Teileliste um ein weiteres Element ergänzt – eine Lampe.
Je nach Leistung der Anlage kommt eine 12-Volt-Autolampe (oder mehrere Lampen) zum Einsatz. Anstelle dieses Elements kann auch ein anderer Lastwiderstand verwendet werden: ein leistungsstarker Widerstand, eine elektrische Heizung, ein Lüfter usw.
Betrieb des „Ballast“-Stromkreises mit Minus
Die Wirkungsweise eines Kfz-Relaisreglers steht in direktem Zusammenhang mit dem Ladezustand der Batterie. Steigt die Spannung an den Batteriepolen über 14,2 Volt, wird das Relais aktiviert und öffnet den Minuskreis des Leistungstransistors.
Am Transistor wiederum öffnet sich ein Übergang, der die direkte Glühlampe mit der Batterie verbindet. Dadurch wird der Ladestrom über den Glühfaden der Glühlampe abgeleitet. Wenn die Spannung an den Batteriepolen abnimmt, kehrt sich der Vorgang um. Dadurch wird sichergestellt, dass ein stabiler Batteriespannungspegel aufrechterhalten wird.
Wie funktioniert eine „Ballast“-Schaltung mit Plus?
Eine leicht modernisierte Version des „Ballast“-Ladereglers für eine Windkraftanlage ist der zweite Stromkreis eines Relaisreglers mit positivem Steuerkontakt. Geeignet sind beispielsweise Relais von VAZ-Autos.
Der Unterschied zur vorherigen Schaltung besteht in der Verwendung eines Halbleiterrelais, beispielsweise GTH6048ZA2 für einen Strom von 60 A, anstelle eines Transistors. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Schaltung sieht noch einfacher aus und ist gleichzeitig zuverlässiger und effizienter.
Die Besonderheit dieser einfachen Lösung ist die Direktheit Anschluss an Terminals Batterie des Windturbinengenerators. Auch die Leiter des Ladereglers werden direkt auf die Batteriekontakte „gepflanzt“.
Tatsächlich sind diese beiden Teile des Systems in keiner Weise miteinander verbunden.Der Batterie wird ständig Spannung vom Windgenerator zugeführt. Wenn die Spannung an den Batterieklemmen 14,2 W erreicht, schaltet das Halbleiterrelais die Last zum Zurücksetzen. Dadurch wird der Akku durch das Gerät vor Überladung geschützt.
Dabei kann nicht nur eine Glühlampe als Vorschaltgerät dienen. Es ist durchaus möglich, jedes andere Gerät anzuschließen, das für einen Strom von bis zu 60 A ausgelegt ist, beispielsweise einen elektrischen Rohrheizkörper.
Wichtig bei dieser Schaltung ist auch, dass die Wirkung des Halbleiterrelais durch eine sanft ansteigende Amplitude gekennzeichnet ist. Im Wesentlichen ist die Wirkung eines professionell gefertigten PWM-Controllers erkennbar.
Eine komplizierte Version der Controller-Schaltung
Während die bisherige Version des Schaltungsdesigns für den Batterieladeregler nur einem PWM-Gerät (Pulsweitenmodulation) ähnelte, wird dieses Prinzip hier gezielt umgesetzt.
Diese Steuerungsschaltung für eine Windkraftanlage mit Drehstromgenerator weist einige Schwierigkeiten auf, da sie die Verwendung von Mikroschaltungen erfordert – insbesondere Operationsverstärkern auf Feldeffekttransistoren als Teil der TL084-Baugruppe.
Allerdings sieht auf der Platine nicht alles so kompliziert aus wie auf einem Blatt Papier.
Als Schaltelement für die Ballastlast wird wie bei den bisherigen Lösungen ein Relais eingesetzt. Das Relais ist für den Betrieb mit einer 12-Volt-Batterie ausgelegt, auf Wunsch können Sie aber auch ein 24-Watt-Modell wählen.
Der Ballastwiderstand ist in Form eines leistungsstarken Widerstands (Wicklung auf Nichrom-Keramik) ausgeführt.Um den Betriebsspannungsbereich (11,5–18 W) anzupassen, verwendet die Schaltung variable Widerstände, die im Steuerkreis der mikroelektronischen Baugruppe TL084 enthalten sind.
Dieser Batterieladeregler für Windmühlen funktioniert wie folgt. Der vom Windgenerator empfangene Drehstrom wird durch Leistungsdioden gleichgerichtet.
Am Ausgang der Diodenbrücke wird eine konstante Spannung erzeugt, die über Relaiskontakte, eine zusätzliche Diode, eine Batterie dem Eingang der Schaltung und dann dem In-Circuit-Stabilisator (78L08) und dem Eingang zugeführt wird TL084-Montage.
Der Moment, in dem der Trigger in einen der Zustände wechselt, wird durch die Werte der variablen Widerstände (Low V und High V) der unteren und oberen Spannungsschwellenwerte bestimmt.
Solange an den Batterieklemmen eine Spannung anliegt, die 14,2 Volt nicht überschreitet (entspricht der Einstellung „R High V“), wird der Ladevorgang durchgeführt. Sobald sich die Werte nach oben ändern, liefert der Operationsverstärker TL084 ein Signal an die Basis des Transistors, der das Relais steuert.
Das Relais wird aktiviert, der Stromkreis des Stromkreises wird unterbrochen und mit dem Ballastwiderstand kurzgeschlossen. Das Vorschaltgerät wird zurückgesetzt, bis die Batterie entladen ist und sich dem Einstellwert des variablen Widerstands „Niedrige V“ nähert.
Sobald dieser Wert erreicht ist, schaltet der zweite Operationsverstärker TL084 die Schaltung in den Sperrzustand. So funktioniert der Controller.
Chinesische elektronische Alternative
Die Herstellung einer Windgeneratorsteuerung mit eigenen Händen ist eine prestigeträchtige Angelegenheit.Angesichts der Geschwindigkeit der Entwicklung elektronischer Technologien verliert die Bedeutung der Selbstorganisation jedoch häufig an Relevanz. Darüber hinaus sind die meisten vorgeschlagenen Regelungen bereits veraltet.
Es erweist sich als günstiger, ein fertiges Produkt zu kaufen, das professionell hergestellt wird, eine qualitativ hochwertige Installation aufweist und moderne elektronische Komponenten verwendet. Ein passendes Gerät können Sie beispielsweise günstig bei Aliexpress erwerben.
Das Angebotsspektrum auf der chinesischen Website ist beeindruckend. Steuerungen für Windgeneratoren verschiedener Leistungsstufen werden zu Preisen ab 1000 Rubel verkauft. Basierend auf dieser Menge ist das Spiel im Hinblick auf den Zusammenbau des Geräts mit eigenen Händen eindeutig nicht die Kerze wert.
Zu den Vorschlägen des chinesischen Portals gehört beispielsweise ein Modell für eine 600-Watt-Windmühle. Das Gerät kostet 1070 Rubel. Geeignet für den Einsatz mit 12/24-Volt-Batterien, Betriebsstrom bis 30 A.
Ein hochwertiges Allwetter-Reglergehäuse mit den Maßen 100x90 mm ist mit einem leistungsstarken Kühlkörper ausgestattet. Das Gehäusedesign entspricht der Schutzart IP67. Außentemperaturbereich von – 35 bis +75 °C. Auf dem Gehäuse befindet sich eine Leuchtanzeige der Windgenerator-Zustandsmodi.
Die Frage ist: Welchen Sinn hat es, Zeit und Mühe in den Zusammenbau einer einfachen Struktur mit eigenen Händen zu investieren, wenn es eine echte Chance gibt, etwas Ähnliches und technisch Seriöses zu kaufen?
Nun, wenn dieses Modell nicht ausreicht, haben die Chinesen einige wirklich coole Optionen. So befand sich unter den Neuzugängen ein 2-kW-Modell mit einer Betriebsspannung von 96 Volt.
Zwar sind die Kosten für diesen Controller bereits fünfmal höher als für die Vorgängerentwicklung. Aber auch hier gilt, wenn man die Kosten vergleicht, etwas Ähnliches mit eigenen Händen herzustellen, scheint der Kauf eine rationale Entscheidung zu sein.
Das Einzige, was uns an chinesischen Produkten verwirrt, ist, dass sie in den ungünstigsten Fällen dazu neigen, plötzlich nicht mehr zu funktionieren. Daher muss das gekaufte Gerät oft erst zum Erfolg gebracht werden – natürlich mit eigenen Händen. Dies ist jedoch viel einfacher und einfacher, als einen Windgenerator-Laderegler von Grund auf selbst zu bauen.
Für Liebhaber hausgemachter Produkte gibt es auf unserer Website eine Reihe von Artikeln über die Herstellung von Windgeneratoren:
- Windgenerator zum Selbermachen aus einem Autogenerator: Montagetechnik für Windkraftanlagen und Fehleranalyse
- Wie man mit eigenen Händen Rotorblätter für einen Windgenerator baut: Beispiele für selbstgebaute Rotorblätter von Windkraftanlagen
- Windgenerator zum Selbermachen aus einer Waschmaschine: Anleitung zum Zusammenbau einer Windmühle
- So berechnen Sie einen Windgenerator: Formeln + praktisches Berechnungsbeispiel
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Der Wunsch, Geräte für den Heimgebrauch mit eigenen Händen herzustellen, ist manchmal stärker als die einfachere Lösung – der Kauf eines preiswerten Geräts. Was dabei herausgekommen ist, sehen Sie im Video:
Bei der Beurteilung der Aussichten für die eigene Herstellung von Elektronik, unabhängig von ihrem Zweck, müssen wir uns mit der Vorstellung auseinandersetzen, dass das Zeitalter des „Selbstgemachten“ zu Ende geht.
Der Markt ist mit vorgefertigten elektronischen Geräten und modularen Komponenten für nahezu jedes Haushaltsprodukt übersättigt.Hobby-Elektroniker müssen jetzt nur noch eines tun: Hausbausätze zusammenbauen.
Haben Sie noch etwas hinzuzufügen oder haben Sie Fragen zur Montage und Verwendung von Steuerungen für einen Windgenerator? Sie können Kommentare hinterlassen, Fragen stellen und Fotos Ihrer selbstgemachten Produkte hinzufügen – das Kontaktformular befindet sich im unteren Block.
Das gezeigte Diagramm ist recht gelungen (zuverlässig und die Teile kosten ein paar Cent). Aber was eine komplexere Option betrifft, mache ich noch eine Ergänzung: googeln Sie den Controller auf der Arduino-Plattform. Sie können nicht nur die Akkulademodi, sondern auch die Stromversorgung des Objekts selbst umschalten. Es ist nicht schwer, diese Plattform zu verstehen; tatsächlich handelt es sich um denselben Baukasten für Kinder (das Datenblatt ist öffentlich verfügbar). Und höchstwahrscheinlich basiert dieses chinesische System für 10.000 auf dem gleichen Prinzip.
Ich habe Ihr Diagramm zum Zusammenbau des Controllers überarbeitet. Aber es ist sehr klein dargestellt. Wenn es eine Möglichkeit gibt, es in größerem Maßstab zu zeigen, würde ich versuchen, es selbst zu machen. Ich mache mir ein wenig Sorgen über die Möglichkeit, eine 24-Volt-Batterie zu verwenden. Vielleicht ist es trotzdem besser, kein Risiko einzugehen, sondern eine 12-Volt-Batterie zu verwenden, um Ausfälle zu vermeiden.
Guten Tag Ihnen. Sehr guter Artikel, nützlich. Aber sagen Sie mir, ich habe einen Controller für Sonnenkollektoren. Kann ich ihn an einer Windmühle verwenden? Danke
Guten Tag, Persha-Freund, Schaltplan der Steuerung für die Windschutzscheibe mit einem Motorrad bei 48 hier