Potente stabilizzatore di tensione per un generatore eolico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Dopo aver letto l'articolo "Stabilizzazione della tensione di rete nelle zone rurali" in RA 4/2002, ho deciso di descrivere la mia versione dello stabilizzatore, che da circa tre anni, fedelmente, insieme a un generatore eolico, mi fornisce elettricità quasi tutta tutto l'anno. Può anche essere utilizzato per stabilizzare la tensione in una rete normale.

Durante la costruzione di un generatore eolico basato su un motore elettrico asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo, è nata la necessità di un potente stabilizzatore di tensione trifase con una potenza superiore a 2 kW. La tensione sul generatore "saltava" con vento forte fino a 500 V e con vento debole scendeva a 100 V. Di conseguenza, sono stati sviluppati e testati diversi tipi di stabilizzatori di diverso design e complessità. Il progetto di uno stabilizzatore monofase con una potenza di 2 kW si è rivelato il più semplice e affidabile nel funzionamento, ma con piccole modifiche può essere convertito in uno trifase per quasi tutte le potenze (fino a 32 kW! ).

Il vantaggio principale dello stabilizzatore è l'elevata potenza, l'alta efficienza, il costo relativamente basso e un'ampia gamma di tensioni regolabili. Gli svantaggi includono un'inerzia piuttosto elevata, che rende impossibile compensare rapidi cambiamenti di tensione. Questo inconveniente è facilmente eliminabile dalla progettazione del generatore eolico stesso.

Il principio di funzionamento dello stabilizzatore si basa sulla modifica del numero di giri di un trasformatore regolabile (LATR) utilizzando un dispositivo elettromeccanico di tracciamento, il cui schema a blocchi è mostrato in Fig. 1.

(clicca per ingrandire)

La tensione dal generatore o dalla rete viene fornita ad un autotrasformatore regolabile, il cui cursore è mosso da un motore elettrico con ingranaggio a vite senza fine. La tensione viene rimossa dall'autotrasformatore per alimentare il carico, l'alimentazione del dispositivo, nonché il raddrizzatore del dispositivo di localizzazione (dispositivo di controllo dell'unità di controllo). Dopo aver elaborato la tensione in ingresso, viene inviato un segnale per accendere/spegnere gli interruttori elettromagnetici che controllano il funzionamento del motore elettrico. In questo caso, gli indicatori mostrano la tensione di uscita.

L'alimentatore fornisce al dispositivo le tensioni di alimentazione necessarie: per indicatori, chiavi elettriche e un motore +18 V per dispositivi di comando +5 V.

Lo schema elettrico dello stabilizzatore è mostrato in Fig.2.

Specifiche dello stabilizzatore:

• Potenza massima in uscita.......2000W
• Tensione di stabilizzazione ....... 220 V
• Intervallo di tensione di ingresso.......100...300 V
• Intervallo di tensione in uscita...210...230 V
• Tempo per impostare la tensione all'uscita dello stabilizzatore quando la tensione di ingresso cambia di 10 V......0,2...0,4 s
• Efficienza......96%

La tensione alternata viene fornita all'autotrasformatore T1 tramite i finecorsa SQ2, SQ1. La tensione viene rimossa dal motore dell'autotrasformatore per alimentare il carico, il trasformatore di alimentazione e il ponte a diodi V1-V4. Dal ponte a diodi, la tensione raddrizzata viene fornita al divisore R1-R4. Se la tensione all'uscita dell'autotrasformatore è compresa tra 210 e 230 V, il transistor V9 è chiuso e il transistor V7 è aperto e c'è un registro "1.2" sulle uscite degli elementi DD1.5 e DD0, i transistor V10 e V11 sono chiusi, i relè K1 e K2 sono diseccitati, il motore M1 è diseccitato e la spia HL1 “Normale” è accesa. In questo stato, il dispositivo rimane in modalità standby finché la tensione sull'autotrasformatore non supera i limiti stabiliti. Quando la tensione supera i 230 V, il diodo zener V8 e il transistor V9 si aprono, sul pin 10 dell'elemento DD1.5 appare una logica "1" e il transistor V11 si apre. Il relè K2 è attivato, con i suoi contatti K2.1 spegne la lampada HL1 e con i contatti K2.2 accende la lampada HL2 “Molto”.

I contatti K2.3 accendono il motore M1, che sposta il cursore dell'autotrasformatore finché la tensione sul cursore non diventa inferiore a 230 V. In questo caso, la tensione sul diodo zener V8 diventerà inferiore alla tensione di stabilizzazione, transistor V9 e V11 si chiuderà, il relè si disecciterà, la lampada HL2 si spegnerà e HL1 si accenderà. I contatti K2.3 torneranno nella loro posizione originale e l'avvolgimento dell'indotto verrà cortocircuitato, provocando una rapida frenata del cursore. Se la tensione scende al di sotto di 210 V, il diodo zener V5 chiuderà il transistor V7, sul pin 4 dell'elemento DD1.2 apparirà un livello alto, che aprirà il transistor V10 e accenderà il relè K1. Allo stesso tempo, la lampada HL1 si spegnerà e si accenderà la lampada HL3 “Low”. I contatti K1.3 accenderanno il motore elettrico M1 e aumenteranno la tensione sull'autotrasformatore fino all'apertura del diodo zener V5. Dopodiché il transistor V7 si aprirà e V10 si chiuderà. Il relè K1 si disecciterà, la lampada HL2 si spegnerà e HL1 si accenderà. I contatti K1.3 si commuteranno e il motore M1 frenerà rapidamente.

Se la tensione sul generatore aumenta o diminuisce in modo significativo (rispettivamente 300 e 100 V), il cursore premerà il finecorsa SQ1 (con una tensione di 300 V) o SQ2 (con una tensione di 100 V) e l'alimentazione di tensione si fermerà completamente e la pompa “Allarme” HL4 illuminerà la nutrizione." L'allarme può essere cancellato solo dopo che la causa dell'allarme è stata eliminata e il carico è stato completamente spento premendo il pulsante SB5 “Reset Allarme” per 1 secondi. E solo dopo che la tensione sullo stabilizzatore è stata completamente stabilita, è possibile accendere il carico. Gli elementi R10, C2 e R11, C5 sono necessari per eliminare l '"influenza" del motore e del relè durante brevi picchi di tensione.

È possibile utilizzare i pulsanti SB2 e SB3 per controllare manualmente lo stabilizzatore, solo in questo caso è necessario spostare l'interruttore a levetta SB4 sulla posizione "Controllo manuale". L'alimentatore è costruito secondo un progetto standard e non necessita di spiegazioni. L'unica cosa che deve essere chiarita è il ruolo del diodo V16. Svolge la funzione di un filtro, ad es. riduce l'influenza del relè e del motore sul funzionamento del dispositivo di controllo.

Dettagli. Lo stabilizzatore può utilizzare resistenze MLT, OMLT con potenza di 0,25 W. Resistori R1, R2 tipo MLT con una potenza di 2 W. Eventuali diodi V1-V4, V12-V15 per una tensione operativa di almeno 400 V e una corrente inversa di 1 A. Relè TKE54PD1 con un avvolgimento a 24 V, un motore elettrico con un ingranaggio a vite senza fine prelevato dal tergicristallo di un GAZ- 53 auto. Il trasformatore T2 è qualsiasi con una tensione di uscita di 18 V e una potenza di 120 W.

Chip K155LN1 o K133LN1. Transistor V7-V9 tipi KT315V, KT312B, KT3102; Tipi V10, V11 KT815A, KT817A. Finecorsa D701. Qualsiasi pulsante SB1-SB3 con ritorno automatico. Interruttore a levetta SB4 tipo MT1, MT2. Resistenze trimmer tipo SP3-1B. Condensatori C1, C5, C7 tipo K21-8, KLS, ecc., C2-C3 tipo K10-7V; C4 tipo K50-3, K50-3V per tensione 50 V; C6 tipo K50-18, K50-24 con una capacità di 8000 μFCh50 V. Lampade a incandescenza KN24-90, KHL4. Lampada al neon tipo IN1, IN2 o qualsiasi altra.

Per realizzare un autotrasformatore è necessario prendere l'acciaio dallo statore di un motore elettrico asincrono da 3 kilowatt e avvolgerlo con due o tre strati di tessuto verniciato. Quindi avvolgere strettamente un filo di rame isolato con un diametro di 1,5 mm, girare per girare. L'estremità rimanente del filo è ben isolata e incollata al trasformatore con colla Moment o BF2. Fai un tocco dall'ultimo terzo dei turni. Nella parte superiore del trasformatore, dove si sposterà il cursore, rimuovere lo strato di vernice utilizzando carta vetrata. Successivamente riempire tutta la struttura con vernice nitro, tranne ovviamente la zona pulita, e lasciare asciugare completamente la vernice. Mentre il trasformatore si asciuga, ritagliare la base e il coperchio in getinax o plexiglass leggermente più grandi del diametro del trasformatore. Praticare un foro al centro del coperchio e installare il motore con riduttore. Posizionare il cursore sull'albero del cambio attraverso il tubo isolante. Lo slider stesso è stato preso da un LATR tipo POSN-2-220-82, solo il leash ha dovuto essere leggermente allungato.

Adesso posizionate il trasformatore sulla base, metteteci sopra il coperchio e fissate il tutto con delle spille. Inserire al centro il trasformatore e rinforzarlo sui lati con inserti in gomma. Installare i finecorsa sul coperchio superiore in modo che il cursore li attivi. SQ1 dovrebbe essere installato proprio alla fine dell'avvolgimento, SQ2 - alla fine del primo terzo dell'avvolgimento. Fare molta attenzione quando si pulisce l'area del guinzaglio per non cortocircuitare le curve. È sufficiente spellare i cavi dalla parte superiore, quindi soffiare il trasformatore con aria compressa ad una pressione di 3...3,5 kgf/cm2. L'autotrasformatore è pronto! Come accennato in precedenza, il trasformatore deve essere avvolto con filo PEV1 o PEL strettamente attorcigliato lungo il diametro interno, e posato all'esterno con passi uniformi in uno strato.

Impostare. Prima di tutto, controlla la qualità dell'installazione e la correttezza di tutti i collegamenti. Rimuovere i fusibili dai supporti, incollare un voltmetro all'uscita del carico e collegare l'autotrasformatore a una rete standard da 220 V. Se assemblato correttamente, il trasformatore funziona in modo silenzioso, quasi silenzioso.

Ruotare il motore tramite l'armatura, impostare con un voltmetro la tensione a 220 V. Scollegare lo stabilizzatore dalla rete e sostituire i fusibili. Spostare l'interruttore a levetta "Manuale/Automatico" sulla posizione "Manuale". Impostare il resistore R2 nella posizione inferiore secondo lo schema e R4 nella posizione superiore. Collegare l'alimentazione e utilizzare i pulsanti SB2 e SB3 per impostare la tensione a 250 V utilizzando il voltmetro.

Spostare l'interruttore a levetta SB4 in posizione “Automatico” e ruotare la manopola R2 fino a quando il dispositivo funziona al limite superiore. Commutare nuovamente SB4 in posizione “Manuale” e utilizzare un voltmetro per impostare la tensione di uscita su 210 V. Commutare SB4 in posizione “Automatico” e utilizzare il trimmer R4 per garantire che il dispositivo funzioni al limite inferiore. Ora puoi verificare le prestazioni dello stabilizzatore per lo scopo previsto. Collegare una lampada da 1 kW ai terminali "Carico" e lo stabilizzatore dovrebbe "rispondere" al carico spostando il cursore in un'altra posizione. Ora, accendendo e spegnendo ripetutamente e velocemente la lampada, assicuratevi che il motorino non “scatti”, altrimenti selezionate con maggiore precisione i condensatori C2 e C3.

Spostare l'interruttore a levetta in posizione "Manuale" e utilizzare il voltmetro per impostare la tensione su 100 V. Spostare l'interruttore di finecorsa SQ1 finché non funziona e fissarlo. Premere contemporaneamente i pulsanti SB1 e SB5 e impostare la tensione a 300 V. Spostare il finecorsa SQ2 finché non interviene e fissarlo in questa posizione. Premere i pulsanti SB1 e SB2, impostare la tensione su 220 V utilizzando il voltmetro e spostare l'interruttore a levetta in posizione “Automatico”. Il dispositivo è completamente pronto per l'uso! Può essere collegato a un generatore.

Durante la regolazione e la configurazione del dispositivo, prestare attenzione e attenzione, perché... gli elementi del circuito sono sotto tensione pericolosa per la vita umana! Dopo aver installato e regolato lo stabilizzatore, installarlo in una scatola di dimensioni adeguate. Spie del display inserite negli occhielli del pannello frontale. HL1 è verde, HL2 e HL3 sono gialli, HL4 è rosso. Anche i pulsanti SB1-SB3 e l'interruttore a levetta SB4 dovrebbero essere visualizzati sul pannello frontale. Installare la scheda con le parti installate (montate a parete e realizzate con filo PEV1 di diametro 0,1...0,2 mm) sulla parete laterale con i regolatori rivolti verso l'esterno. Consiglio di collegare il generatore e i terminali di carico alle pareti laterali.

L'armadio, la turbina eolica e il generatore devono essere collegati a terra. La resistenza di terra non deve essere superiore a 2 ohm.

Elenco articoli:

Selezionare il relè in base alla corrente minima di funzionamento.

Il trasformatore deve avere 418 giri con un rubinetto da 280 giri, contando dal basso. La sua produzione richiede circa 210 metri di filo.

letteratura:

1. Drobnitsa NA Automazione in casa. - K.: Tecnica, 1984.
2. Tereshchuk R.M., Tereshchuk K.M., Sedov S.A. Dispositivi di ricezione e amplificazione a semiconduttore. - K.: Naukova Dumka, 1987.
3. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Manuale del radioamatore a onde corte. - K.: Tecnologia, 1984.
4. 3zyuk A.G. Stabilizzazione della tensione di rete nelle aree rurali//Radioamatore. - 2002. N. 12. - P.20.

Autore: V.V. Chirka

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