Потужний стабілізатор напруги вітрогенератора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Прочитавши в РА 4/2002 статтю "Стабілізація напруги на селі", вирішив дати опис свого варіанту стабілізатора, який ось уже близько трьох років вірою і правдою спільно з вітрогенераторною установкою практично цілий рік забезпечує мене електрикою. Він може також використовуватися і для стабілізації напруги у звичайній мережі.

При будівництві вітрогенераторної установки на базі асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором виникла потреба в трифазному потужному стабілізаторі напруги потужністю більше 2 кВт. Напруга на генераторі "стрибало" при сильному вітрі до 500 В, а при слабкому опускалося до 100 В. У результаті було розроблено та випробувано кілька типів стабілізаторів різної конструкції та складності. Найпростішою та надійнішою в роботі виявилася конструкція однофазного стабілізатора потужністю 2 кВт, але при невеликих доробках його можна переробити у трифазний практично на будь-яку потужність (до 32 кВт!).

Головною перевагою стабілізатора є велика потужність, високий ККД, відносно низька вартість, широкий діапазон регульованих напруг. До недоліків відноситься досить велика інерційність, через що неможливо компенсувати швидкі зміни напруги. Такий недолік легко усувається конструкцією вітрогенератора.

Принцип дії стабілізатора заснований на зміні числа витків регульованого трансформатора (ЛАТРу) за допомогою електромеханічного пристрою, що стежить, структурна схема якого показана на рис.1.

(Натисніть для збільшення)

Напруга з генератора або мережі надходить на автотрансформатор, що регулюється, повзунок якого переміщається за допомогою електромотора з черв'ячним редуктором. З автотрансформатора знімається напруга живлення навантаження, блоку живлення пристрою, і навіть на випрямляч слідкуючого пристрою (пристрої управління УУ). Після обробки напруги подається сигнал на включення-вимикання електромагнітних ключів, які управляють роботою електромотора. У цьому індикатори показують величину вихідної напруги.

Блок живлення забезпечує пристрій необхідною напругою живлення: для індикаторів, електричних ключів і двигуна +18 В для пристрою управління +5 В.

Електрична принципова схема стабілізатора показано на рис.2.

Технічні характеристики стабілізатора:

• Максимальна вихідна потужність.......2000 Вт
• Напруга стабілізації.......220 В
• Діапазон зміни вхідної напруги.......100...300 В
• Діапазон зміни вихідної напруги.......210...230 В
• Час встановлення напруги на виході стабілізатора при зміні вхідної напруги на 10 В.......0,2...0,4 с
• ККД.......96%

Змінна напруга через кінцеві вимикачі SQ1, SQ2 надходить автотрансформатор Т1. З двигуна автотрансформатора напруга знімається на живлення навантаження, трансформатора блоку живлення і на діодний міст V1-V4. З діодного моста випрямлена напруга надходить на дільник R1-R4. Якщо напруга на виході автотрансформатора в межах 210...230, транзистор V9 закритий, а транзистор V7 відкритий і на виходах елементів DD1.2 і DD1.5 присутній лог."0", транзистори V10 і V11 закриті, реле К1 і К2 знеструмлено, двигун М1 знеструмлений і світиться індикаторна лампа HL1 "Норма". У такому стані пристрій знаходиться в черговому режимі, доки напруга на автотрансформаторі не вийде за встановлені рамки. При підвищенні напруги вище 230 відкриваються стабілітрон V8 і транзистор V9, на виведенні 10 елемента DD1.5 з'являється лог."1" і відкриває транзистор V11. Спрацьовує реле К2, своїми контактами К2.1 відключає лампу HL1, а контактами К2.2 запалює лампу HL2 "Багато".

Контактами К2.3 включає двигун М1, який пересуває повзун автотрансформатора до тих пір, поки напруга на повзуні не стане менше 230 В. а HL8 загориться. Контакти К9 переключаться у вихідне положення та замкнуть обмотку якоря накоротко, внаслідок чого буде проведено швидке гальмування повзуна. Якщо напруга стане менше 11, то стабілітрон V2 закриє транзистор V1, на виведенні 2.3 елемента DD210 з'явиться високий рівень, який відкриє транзистор V5 і включить реле К7. При цьому згасне лампа HL4 і загориться лампа HL1.2 "Мало". Контактами К10 включиться електродвигун М1 та збільшить напругу на автотрансформаторі доти, доки не відкриється стабілітрон V1. Після цього транзистор V3 відкриється, а V1.3 закриється. Знеструмиться реле К1, згасне лампа HL5 і загориться HL7. Контакти К10 перемикаються, і двигун М1 швидко загальмує.

Якщо напруга на генераторі сильно збільшиться або зменшиться (300 і 100 В відповідно), то повзун натисне кінцевий вимикач SQ1 (при напрузі 300 В) або SQ2 (при напрузі 100 В) і подача напруги повністю припиниться, при цьому горітиме пампа HL4 "Аварія живлення". Зняти аварію можна тільки після того, як буде усунуто причину аварії та повністю відключено навантаження шляхом натискання на 5 секунд кнопки SB1 "Скидання аварії". І лише після того, як напруга на стабілізаторі повністю встановиться, можна увімкнути навантаження. Елементи R10, С2 та R11, C5 необхідні для усунення "впливу" двигуна і реле під час коротких стрибків напруги.

Кнопками SB2 та SB3 можна керувати стабілізатором вручну, тільки при цьому потрібно переключити тумблер SB4 у положення "Ручне керування". Блок живлення побудований за стандартною схемою і пояснення не потребує. Єдине, що треба пояснити, це роль діода V16. Він виконує функцію фільтра, тобто. зменшує вплив реле та двигуна на роботу пристрою управління.

Деталі. У стабілізаторі можна використати опори МЛТ, ОМЛТ потужністю 0,25 Вт. Резистори R1, R2 типу МЛТ потужністю 2 Вт. Діоди V1-V4, V12-V15 будь-які на робочу напругу не нижче 400 B та зворотний струм 1 А. Реле ТКЕ54ПД1 з обмоткою на 24 В, електродвигун із черв'ячним редуктором взятий від склоочисника автомобіля ГАЗ-53. Трансформатор Т2 будь-який з вихідною напругою 18 В та потужністю 120 Вт.

Мікросхема К155ЛН1 чи К133ЛН1. Транзистори V7-V9 типів КТ315В, КТ312Б, КТ3102; V10, V11 типів КТ815А, КТ817А. Кінцеві вимикачі Д701. Кнопки SB1-SB3 будь-які з автоповерненням. Тумблер SB4 типу МТ1, МТ2. Підстроювальні опори типу СП3-1Б. Конденсатори С1, С5, С7 типів К21-8, КЛС тощо, С2-С3 типу К10-7В; С4 типу К50-3, К50-3В на напругу 50; С6 типу К50-18, К50-24 ємністю 8000 мкФЧ50 B. Лампи розжарювання КН24-90, КХЛ4. Неонова лампа типу ІН1, ІН2 чи будь-яка інша.

Для виготовлення автотрансформатора потрібно взяти сталь із статора 3-кіловатного асинхронного електродвигуна та обмотати двома-трьома шарами лакоткані. Після цього намотати щільно виток до витка ізольований мідний провід діаметром 1,5 мм. Кінець дроту, що залишився, добре заізолювати і приклеїти до трансформатора клеєм "Момент" або "БФ2". Відведення зробити від останньої третини витків. У верхній частині трансформатора, де рухатиметься повзун, за допомогою наждакового паперу заберіть шар лаку. Після чого залийте всю конструкцію нітролаком, крім, звичайно, зачищеної ділянки, і дайте повністю висохнути лаку. Поки трансформатор сохне випиляєте з гетинаксу або плексигласу трохи більше діаметра трансформатора основу та кришку. У кришці зробіть отвір центром і встановіть мотор з редуктором. На вал редуктора надягніть через ізоляційну трубку повзунок. Сам повзунок взятий з ЛАТР типу ПОСН-2-220-82, тільки довелося трохи подовжити повідець.

Тепер поставте трансформатор на основу, надягніть кришку і скріпіть все шпильками. Вставте трансформатор по центру та зміцніть його з боків гумовими вставками. Кінцеві вимикачі встановіть на верхній кришці так, щоб повзунок приводив їх у дію. SQ1 потрібно встановити в самому кінці намотування, SQ2 - в кінці першої третини намотування. Будьте уважні, коли зачищатимете місце для повідця, щоб не замкнути витки. Зачищати потрібно лише зверху дроти, після чого обдуйте трансформатор стисненим повітрям під тиском 3...3,5 кгс/см2. Автотрансформатор готовий! Як вже було сказано вище, трансформатор потрібно мотати дротом марки ПЕВ1 або ПЕЛ щільно виток до витка по внутрішньому діаметру, а зовні укладати з рівномірним кроком в один шар.

Налагодження. Насамперед перевірте якість монтажу та правильність усіх з'єднань. Видаліть із тримачів запобіжники, підклейте до виходу навантаження вольтметр і увімкніть автотрансформатор у штатну мережу 220 В. Трансформатор при правильному збиранні працює тихо, практично безшумно.

Повертаючи за якір двигун, встановіть по вольтметру напругу 220 В. Вимкніть стабілізатор від мережі та поставте на місце запобіжники. Переведіть тумблер "Ручний/автоматичний" у положення "Ручний". Двигун резистора R2 встановіть у нижнє за схемою положення, а R4 - у верхнє. Підключіть живлення та за допомогою кнопок SВ2 та SB3 встановіть по вольтметру напругу 250 В.

Переведіть тумблер SВ4 у положення "Автоматичний" і обертанням ручки R2 досягайте спрацьовування пристрою на верхній межі. Перемкніть знову SВ4 в положення "Ручний" і встановіть по вольтметру напругу на виході 210 В. Переведіть SB4 в положення "Автоматичний" і підстроєчником R4 досягайте спрацьовування пристрою на нижній межі. Тепер можна перевірити працездатність стабілізатора за прямим призначенням. Підключіть до затискачів "Навантаження" лампу потужністю 1 кВт, і стабілізатор повинен "відреагувати" на навантаження переведенням повзунка в інше положення. Тепер шляхом багаторазового швидкого вмикання-вимикання лампи переконайтеся, що двигун не "смикається", інакше підберіть точніше конденсатори С2 та С3.

Переведіть тумблер у положення "Ручний" і по вольтметру встановіть напругу 100 В. Підведіть кінцевий вимикач SQ1 до спрацьовування та зміцніть його. Натисніть одночасно кнопки SB1 та SB5 та встановіть напругу 300 В. Переведіть кінцевик SQ2 до спрацювання та зміцніть його в цьому положенні. Натисніть кнопки SB1 та SB2, встановіть по вольтметру напругу 220 В та переведіть тумблер у положення "Автоматичний". Пристрій повністю готовий до роботи! Можна підключати до генератора.

При регулюванні та налагодженні пристрою будьте уважними та обережними, т.к. елементи схеми знаходяться під небезпечною для життя людини напругою! Після налагодження та припасування стабілізатора встановіть його в ящик відповідних розмірів. На передню панель виведіть індикаторну лампу, вставлену в очі. НL1 зеленого кольору, HL2 та НL3 – жовтого кольору, НL4 червоного кольору. На передню панель слід також вивести кнопки SB1-SB3 і тумблер SB4. Плату зі встановленими деталями (монтаж навісний та виконаний проводом ПЕВ1 діаметром 0,1...0,2 мм) встановіть на бічній стінці регуляторами назовні. Придатні для підключення генератора і навантаження рекомендую вивести на бічні стінки.

Шафу, вітрову установку та генератор потрібно заземлити. Опір заземлення має бути трохи більше 2 Ом.

Список елементів:

Реле підбирати за мінімальним струмом спрацьовування.

Трансформатор повинен мати 418 витків з відведенням від 280 витка, рахуючи знизу. На його виготовлення потрібно приблизно 210 метрів дроту.

література:

1. Дробниця Н.А. Автоматика у побуті. – К.: Техніка, 1984.
2. Терещук Р.М, Терещук К.М., Сєдов С.А. Напівпровідникові приймальні пристрої. – К.: Наукова думка, 1987.
3. Бунін С.Г., Яйленко Л.П. Довідник радіоаматора-короткохвильовика. – К.: Техніка, 1984.
4. 3изюк А.Г. Стабілізація напруги на селі//Радіоаматор. – 2002. №12. – С.20.

Автор: В.В. Чирка

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Складаний УФ-стерилізатор 30.11.2020 Виробник електроніки та аксесуарів Moshi запустив на Kickstarter оригінальну кампанію у дусі нашого часу. Компанія розробила складний УФ-стерилізатор, який можна носити із собою та використовувати для дезінфекції дрібних предметів. За розмірами пристрій трохи менше листа A4 і у складеному вигляді має товщину всього 2 см. Щоб підготувати стерилізатор до роботи, потрібно його розкласти та підключити до мережі через USB-C. Всередину поміститься будь-який смартфон, окуляри, ручки тощо. Причому досить просто покласти предмети в "коробочку" - конструкція виконана таким чином, щоб УФ-С потрапляли навіть на нижню поверхню. Повний цикл дезінфекції займає 4 хвилини і не вимагає абсолютно ніякої участі користувача. Як джерело світла використані світлодіоди. Їх має вистачити щонайменше на 10 років роботи. Усередині корпусу знаходиться УФ-індикатор, що реагує на випромінювання – по ньому можна судити, яку "порцію" світла одержали предмети всередині. За два тижні проект уже зібрав набагато більшу суму, ніж було необхідно для запуску.

Інші цікаві новини:

▪ Інтегральний підсилювач на частоті 1 ТГц

▪ Роботів навчили бути цікавими

▪ Карти пам'яті PRO Plus та EVO Plus від Samsung

▪ 8-ядерний LTE-чіп ARMADA PXA1936 від Marvell

▪ Хмарний комп'ютер ZTE Taichi Cloud Computer W100D

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Параметри радіодеталей. Добірка статей

▪ стаття Магніт у колодязі. Поради домашньому майстру

▪ стаття Чи є очі у морської зірки? Детальна відповідь

▪ стаття Касир. Посадова інструкція

▪ стаття Ремонт гумових плащів. Прості рецепти та поради

▪ стаття Світлодіодні вимірювачі рівня сигналу Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024