In diesem Beitrag wird ein einfacher elektronischer Lastregler oder Reglerkreis erläutert, der die Drehzahl eines hydroelektrischen Generatorsystems automatisch durch Hinzufügen oder Abziehen einer Reihe von Scheinlasten regelt und steuert. Das Verfahren gewährleistet eine stabilisierte Spannungs- und Frequenzausgabe für den Benutzer. Die Idee wurde von Herrn Aponso angefordert

Technische Spezifikationen:

Vielen Dank für die Antwort und ich war zwei Wochen außer Landes. Vielen Dank für Informationen und Timer-Schaltung funktioniert jetzt sehr gut.
Fall II: Ich benötige einen elektronischen Lastregler (ELC). Mein Wasserkraftwerk ist einphasig mit 5 kW, 220 V und 50 Hz und muss überschüssige Leistung mithilfe von ELC kontrollieren. Bitte geben Sie eine zuverlässige Schaltung für meine Anforderung
Nochmal

Das Design

Wenn Sie zu den glücklichen Menschen gehören, die einen frei fließenden Bach, einen Fluss oder sogar einen aktiven kleinen Wasserfall in der Nähe Ihres Hinterhofs haben, können Sie sich gut vorstellen, ihn in freien Strom umzuwandeln, indem Sie einfach einen Mini-Wasserkraftgenerator auf dem Weg zum installieren Wasserfluss und Zugang zu kostenlosem Strom für die gesamte Lebensdauer.

Das Hauptproblem bei solchen Systemen ist jedoch die Drehzahl des Generators, die sich direkt auf seine Spannungs- und Frequenzspezifikationen auswirkt.

Hier hängt die Drehzahl des Generators von zwei Faktoren ab, der Leistung des Wasserflusses und der mit dem Generator verbundenen Last. Wenn sich eine dieser Änderungen ändert, ändert sich auch die Drehzahl des Generators, was zu einer äquivalenten Verringerung oder Erhöhung seiner Ausgangsspannung und Frequenz führt.

Wie wir alle wissen, können für viele Geräte wie Kühlschränke, Wechselstrom, Motoren, Bohrmaschinen usw. Spannung und Frequenz entscheidend sein und in direktem Zusammenhang mit ihrer Effizienz stehen. Daher kann eine Änderung dieser Parameter nicht leicht genommen werden.

Um die obige Situation so anzugehen, dass sowohl die Spannung als auch die Frequenz innerhalb tolerierbarer Grenzen gehalten werden, wird normalerweise bei allen Wasserkraftsystemen ein ELC oder ein elektronischer Lastregler verwendet.

Da die Steuerung des Wasserflusses keine praktikable Option sein kann, wird die Berechnung der Last auf berechnete Weise der einzige Ausweg für das oben diskutierte Problem.

Dies ist in der Tat ziemlich einfach. Es geht darum, eine Schaltung zu verwenden, die die Spannung des Generators überwacht und einige Scheinlasten ein- oder ausschaltet, die wiederum die Zunahme oder Abnahme der Drehzahl des Generators steuern und kompensieren.

Im Folgenden werden zwei einfache ELC-Schaltkreise (Electronic Load Controller) erläutert (von mir entworfen), die leicht zu Hause gebaut und für die vorgeschlagene Regelung eines Mini-Wasserkraftwerks verwendet werden können. Lassen Sie uns ihre Operationen mit den folgenden Punkten lernen:

ELC-Schaltung mit IC LM3915

Die erste Schaltung, die einige kaskadierte LM3914- oder LM3915-ICs verwendet, ist grundsätzlich als 20-Stufen-Spannungsdetektortreiberschaltung konfiguriert.

Ein variierender 0- bis 2,5-V-Gleichstromeingang an Pin 5 erzeugt eine äquivalente sequentielle Antwort über die 20 Ausgänge der beiden ICs, beginnend mit LED Nr. 1 bis LED Nr. 20, dh bei 0,125 V leuchtet die erste LED auf. Wenn der Eingang 2,5 V erreicht, leuchtet die 20. LED auf (alle LEDs leuchten).

Alles dazwischen führt zum Umschalten der entsprechenden LED-Zwischenausgänge.

Nehmen wir an, der Generator hat 220 V / 50 Hz-Spezifikationen. Das Verringern seiner Drehzahl würde zu einer Verringerung der angegebenen Spannung sowie der Frequenz führen und umgekehrt.

In der vorgeschlagenen ersten ELC-Schaltung reduzieren wir die 220 V über ein Widerstandsteilernetzwerk auf den erforderlichen Gleichstrom mit niedrigem Potential und speisen Pin 5 des IC so, dass die ersten 10 LEDs (LED 1 und der Rest der blauen Punkte) nur leuchten.

Jetzt werden diese LED-Pinbelegungen (von LED Nr. 2 bis LED Nr. 20) neben der Haushaltslast auch mit einzelnen Dummy-Lasten über einzelne Mosfet-Treiber verbunden.

Die Haushaltsnutzlasten werden über ein Relais am LED # 1-Ausgang angeschlossen.

Unter den oben genannten Bedingungen wird sichergestellt, dass bei 220 V, während alle Haushaltslasten verwendet werden, 9 zusätzliche Dummy-Lasten ebenfalls leuchten und kompensieren, um die erforderlichen 220 V bei 50 Hz zu erzeugen.

Angenommen, die Drehzahl des Generators steigt tendenziell über die 220-V-Marke. Dies würde Pin Nr. 5 des IC beeinflussen, wodurch die mit roten Punkten markierten LEDs (von LED Nr. 11 und höher) entsprechend geschaltet würden.

Wenn diese LEDs eingeschaltet werden, werden die entsprechenden Dummy-Lasten zum Kampf hinzugefügt, wodurch die Drehzahl des Generators so gedrückt wird, dass die normalen Spezifikationen wiederhergestellt werden. In diesem Fall werden die Dummy-Lasten in umgekehrter Reihenfolge wieder ausgeschaltet. Dies geht weiter Selbsteinstellung, so dass die Drehzahl des Motors niemals die normalen Nennwerte überschreitet.

Nehmen wir als nächstes an, dass die Motordrehzahl aufgrund einer geringeren Wasserdurchflussleistung tendenziell abnimmt. Mit blau gekennzeichnete LEDs schalten sich nacheinander ab (ab LED Nr. 10 und abwärts). Dies reduziert die Scheinlasten und entlastet den Motor von Überlast, wodurch die Last wiederhergestellt wird Dabei neigen die Lasten dazu, nacheinander ein- und auszuschalten, um die exakt empfohlene Drehzahl des Generatormotors beizubehalten.

Die Dummy-Lasten können gemäß den Benutzerpräferenzen und den bedingten Spezifikationen ausgewählt werden. Ein Inkrement von 200 Watt pro LED-Ausgang wäre wahrscheinlich am günstigsten.

Die Scheinlasten müssen von Natur aus ohmsch sein, z. B. 200-Watt-Glühlampen oder Heizspulen.

Schaltplan

ELC-Schaltung mit PWM

Die zweite Option ist ziemlich interessant und noch einfacher. Wie in dem gegebenen Diagramm zu sehen ist, werden einige 555 ICs als PWM-Generator verwendet, der sein Markierungs- / Raumverhältnis als Reaktion auf den entsprechend variierenden Spannungspegel ändert, der an Pin 5 von IC2 eingespeist wird.

“Dämpfung in Glasfaserformeln ”

Eine gut berechnete Dummy-Last mit hoher Leistung wird mit einer einzigen Mosfet-Controller-Stufe an Pin 3 von IC 2 angebracht.

Wie im obigen Abschnitt erläutert, wird auch hier an Pin 5 von IC2 eine niedrigere Abtastgleichspannung angelegt, die 220 V entspricht, so dass sich die Scheinlastbeleuchtungen mit den Haushaltslasten anpassen, um den Generatorausgang innerhalb des 220 V-Bereichs zu halten.

Nehmen wir nun an, die Drehzahl des Generators driftet zur höheren Seite und würde einen äquivalenten Anstieg des Potentials an Pin 5 von IC2 erzeugen, was wiederum zu einem höheren Markierungsverhältnis zum Mosfet führen würde, wodurch es mehr Strom zur Last leiten könnte .

Mit zunehmendem Laststrom würde es dem Motor schwerer fallen, sich zu drehen, wodurch er wieder auf seine ursprüngliche Drehzahl zurückfällt.

Genau das Gegenteil passiert, wenn die Drehzahl dazu neigt, in Richtung niedrigerer Werte zu driften, wenn die Blindlast geschwächt wird, um die Drehzahl des Motors auf die normalen Spezifikationen zu bringen.

Ein konstantes Tauziehen setzt sich fort, damit die Drehzahl des Motors nie zu stark von den erforderlichen Spezifikationen abweicht.

Die obigen ELC-Schaltungen können mit allen Arten von Mikrohydro-Systemen, Wassermühlensystemen und auch Windmühlensystemen verwendet werden.

Lassen Sie uns nun sehen, wie wir eine ähnliche ELC-Schaltung zur Regulierung der Geschwindigkeit und Frequenz einer Windmühlengeneratoreinheit verwenden können. Die Idee wurde von Herrn Nilesh Patil angefordert.

Technische Spezifikationen

Ich bin ein großer Fan Ihrer elektronischen Schaltungen und Hobby, um es zu erstellen. Grundsätzlich komme ich aus einer ländlichen Gegend, in der wir jedes Jahr mit 15 Stunden Stromausfall konfrontiert sind

Selbst wenn ich einen Wechselrichter kaufe, wird dieser aufgrund eines Stromausfalls nicht aufgeladen.

Ich habe einen Windmühlengenerator (zu sehr günstigen Kosten) entwickelt, der das Laden von 12-V-Batterien unterstützt.

Aus dem gleichen Grund möchte ich eine zu teure Windmühlen-Ladeturbinensteuerung kaufen.

So geplant, unser eigenes zu erstellen, wenn Sie ein geeignetes Design von Ihnen haben

Generatorkapazität: 0 - 230 AC Volt

Eingang 0 - 230 V AC (Variiert abhängig von der Windgeschwindigkeit)

Ausgang: 12 V DC (ausreichender Aufwärtsstrom).

Überlast / Entladung / Dummy-Lastbehandlung

Können Sie mir bitte vorschlagen oder helfen, es und die von Ihnen benötigten Komponenten und Leiterplatten zu entwickeln?

Ich kann viele gleiche Schaltung benötigt, sobald erfolgreich.

Das Design

Das oben angeforderte Design kann einfach mithilfe eines Abwärtstransformators und eines LM338-Reglers implementiert werden, wie bereits in vielen meiner Beiträge zuvor erläutert.

Das unten erläuterte Schaltungsdesign ist für die obige Anforderung nicht relevant, sondern befasst sich mit einem sehr komplexen Problem in Situationen, in denen ein Windmühlengenerator zum Betreiben von Wechselstromlasten verwendet wird, denen Netzfrequenzspezifikationen von 50 Hz oder 60 Hz zugewiesen sind.

Wie ein ELC funktioniert

Ein elektronischer Lastregler ist ein Gerät, das die Drehzahl eines zugehörigen Stromgeneratormotors freigibt oder drosselt, indem das Schalten einer Gruppe von Blind- oder Dump-Lasten eingestellt wird, die parallel zu den tatsächlich verwendbaren Lasten geschaltet sind.

Die obigen Vorgänge werden notwendig, weil der betreffende Generator von einer unregelmäßigen, variierenden Quelle wie einem fließenden Wasser aus einem Bach, einem Fluss, einem Wasserfall oder durch Wind angetrieben werden kann.

Da die obigen Kräfte in Abhängigkeit von den zugehörigen Parametern, die ihre Größen bestimmen, erheblich variieren können, könnte der Generator auch gezwungen sein, seine Drehzahl entsprechend zu erhöhen oder zu verringern.

Eine Erhöhung der Geschwindigkeit würde eine Erhöhung der Spannung und Frequenz bedeuten, die wiederum den angeschlossenen Lasten ausgesetzt sein könnten, was unerwünschte Auswirkungen und Schäden an den Lasten verursachen könnte.

Hinzufügen von Dump Loads

Durch Hinzufügen oder Abziehen externer Lasten (Dump-Lasten) über den Generator könnte seine Drehzahl effektiv der erzwungenen Energiequelle entgegengesetzt werden, so dass die Generatordrehzahl ungefähr auf den angegebenen Frequenz- und Spannungspegeln gehalten wird.

Ich habe bereits in einem meiner vorherigen Beiträge eine einfache und effektive elektronische Lastreglerschaltung besprochen. Die vorliegende Idee ist davon inspiriert und diesem Design ziemlich ähnlich.

Die folgende Abbildung zeigt, wie der vorgeschlagene ELC konfiguriert werden kann.

Das Herzstück der Schaltung ist der IC LM3915, bei dem es sich im Grunde um einen Punkt / Balken-LED-Treiber handelt, der zum Anzeigen von Variationen des eingespeisten analogen Spannungseingangs durch sequentielle LED-Beleuchtung verwendet wird.

Die obige Funktion des IC wurde hier zur Implementierung der ELC-Funktionen ausgenutzt.

Der Generator 220 V wird zuerst durch einen Abwärtstransformator auf 12 V DC herabgesetzt und zur Stromversorgung der elektronischen Schaltung verwendet, die aus dem IC LM3915 und dem zugehörigen Netzwerk besteht.

Diese gleichgerichtete Spannung wird auch dem Pin Nr. 5 des IC zugeführt, der der Erfassungseingang des IC ist.

Proportionale Erfassungsspannungen erzeugen

Wenn wir davon ausgehen, dass die 12 V vom Transformator proportional zu 240 V vom Generator sind, bedeutet dies, dass bei einem Anstieg der Generatorspannung auf 250 V die 12 V vom Transformator proportional erhöht werden auf:

12 / x = 240/250

x = 12,5 V.

Wenn die Generatorspannung auf 220 V abfällt, sinkt die Transformatorspannung proportional auf:

12 / x = 240/220
x = 11 V.

usw.

Die obigen Berechnungen zeigen deutlich, dass die Drehzahl, Frequenz und Spannung des Generators extrem linear und proportional zueinander sind.

In dem unten vorgeschlagenen Entwurf einer elektronischen Laststeuerschaltung wird die an Pin 5 des IC eingespeiste gleichgerichtete Spannung so eingestellt, dass bei eingeschalteten nutzbaren Lasten nur drei Scheinlasten vorhanden sind: Lampe 1, Lampe 2 und Lampe 3 darf eingeschaltet bleiben.

Dies wird zu einer vernünftig gesteuerten Einstellung für den Lastregler. Natürlich kann der Einstellvariationsbereich in Abhängigkeit von den Vorlieben und Spezifikationen des Benutzers eingerichtet und auf unterschiedliche Größen eingestellt werden.

Dies kann durch zufälliges Einstellen der gegebenen Voreinstellung an Pin 5 des IC oder durch Verwenden verschiedener Lastsätze über die 10 Ausgänge des IC erfolgen.

ELC einrichten

Nehmen wir nun mit dem oben erwähnten Aufbau an, dass der Generator mit 240 V / 50 Hz läuft, wobei die ersten drei Lampen in der IC-Sequenz eingeschaltet sind und auch alle externen nutzbaren Lasten (Geräte) eingeschaltet sind.

In dieser Situation würde ein Ausschalten einiger Geräte den Generator von einer Last entlasten, die zu einer Erhöhung seiner Drehzahl führen würde. Die Erhöhung der Drehzahl würde jedoch auch zu einer proportionalen Spannungserhöhung an Pin 5 des IC führen.

Dies veranlasst den IC, seine nachfolgenden Pinbelegungen in der Reihenfolge einzuschalten, wodurch das Einschalten die Lampe Nr. 4,5,6 usw. sein kann, bis die Drehzahl des Generators gedrosselt ist, um die gewünschte zugewiesene Drehzahl und Frequenz aufrechtzuerhalten.

Nehmen wir umgekehrt an, wenn die Generatordrehzahl aufgrund sich verschlechternder Energiequellen der Quelle dazu neigt, nach unten zu säen, würde dies den IC veranlassen, die Lampe Nr. 1,2,3 nacheinander oder einige von ihnen auszuschalten, um zu verhindern, dass die Spannung unter den eingestellten Wert fällt , korrekte Spezifikationen.

Die Dummy-Lasten werden alle nacheinander über PNP-Puffertransistorstufen und die nachfolgenden NPN-Leistungstransistorstufen abgeschlossen.

Alle PNP-Transistoren sind 2N2907, während die NPN TIP152 sind, die durch N-Mosfets wie IRF840 ersetzt werden könnten.

Da die oben genannten Geräte nur mit Gleichstrom arbeiten, wird der Generatorausgang für die erforderliche Schaltung in geeigneter Weise über eine 10-A-Diodenbrücke in Gleichstrom umgewandelt.

Die Lampen können eine Nennleistung von 200 Watt, eine Nennleistung von 500 Watt oder eine vom Benutzer bevorzugte Leistung sowie die Generatorspezifikationen haben.

Schaltplan

Bisher haben wir eine effektive elektronische Lastreglerschaltung unter Verwendung eines sequentiellen Mehrfach-Dummy-Lastumschaltkonzepts gelernt. Hier diskutieren wir eine viel einfachere Konstruktion derselben unter Verwendung eines Triac-Dimmer-Konzepts und mit einer einzelnen Last.

Was ist ein Dimmer?

Ein Dimmerschalter ist uns allen bekannt und kann in unseren Häusern, Büros, Geschäften, Einkaufszentren usw. installiert werden.

Ein Dimmschalter ist ein netzbetriebenes elektronisches Gerät, mit dem eine angeschlossene Last wie Lichter und Lüfter einfach durch Variieren eines zugehörigen variablen Widerstands, der als Topf bezeichnet wird, gesteuert werden kann.

Die Steuerung erfolgt im Wesentlichen durch einen Triac, der gezwungen ist, mit einer induzierten Zeitverzögerungsfrequenz so zu schalten, dass er nur während eines Bruchteils der Wechselstromhalbzyklen eingeschaltet bleibt.

Diese Schaltverzögerung ist proportional zum eingestellten Topfwiderstand und ändert sich, wenn der Topfwiderstand variiert wird.

Wenn also der Topfwiderstand niedrig gemacht wird, kann der Triac über ein längeres Zeitintervall über die Phasenzyklen hinweg leiten, wodurch mehr Strom durch die Last fließen kann, und dies wiederum ermöglicht es der Last, mit mehr Leistung zu aktivieren.

Wenn umgekehrt der Topfwiderstand verringert wird, ist der Triac darauf beschränkt, für einen viel kleineren Abschnitt des Phasenzyklus proportional zu leiten, wodurch die Last mit ihrer Aktivierung schwächer wird.

In der vorgeschlagenen elektronischen Laststeuerschaltung wird das gleiche Konzept angewendet, jedoch wird hier der Topf durch einen Optokoppler ersetzt, der durch Verbergen einer LED / LDR-Baugruppe in einem lichtdichten, abgedichteten Gehäuse hergestellt wird.

Dimmerschalter als ELC verwenden

Das Konzept ist eigentlich ziemlich einfach:

Die LED im Opto wird von einer proportional abfallenden Spannung angetrieben, die vom Generatorausgang abgeleitet wird. Dies bedeutet, dass die LED-Helligkeit jetzt von den Spannungsschwankungen des Generators abhängt.

Der Widerstand, der für die Beeinflussung der Triac-Leitung verantwortlich ist, wird durch den LDR in der Opto-Baugruppe ersetzt. Dies bedeutet, dass die LED-Helligkeitsstufen nun für die Einstellung der Triac-Leitungspegel verantwortlich sind.

Zu Beginn wird die ELC-Schaltung mit einer Spannung vom Generator angelegt, die mit 20% höherer Drehzahl als der korrekt angegebenen Rate läuft.

Eine vernünftigerweise berechnete Scheinlast wird in Reihe mit dem ELC geschaltet, und P1 wird so eingestellt, dass die Scheinlast leicht aufleuchtet und die Generatordrehzahl und -frequenz gemäß den erforderlichen Spezifikationen auf das richtige Niveau einstellt.

Dies wird ausgeführt, wenn sich alle externen Geräte in einer eingeschalteten Position befinden, die möglicherweise mit der Generatorleistung verbunden ist.

Die obige Implementierung richtet die Steuerung optimal ein, um etwaige Diskrepanzen in der Drehzahl des Generators zu beseitigen.

Nehmen wir nun an, wenn einige der Geräte ausgeschaltet sind, würde dies einen niedrigen Druck auf den Generator erzeugen, der ihn zwingt, schneller zu drehen und mehr Strom zu erzeugen.

Dies würde jedoch auch dazu führen, dass die LED im Opto proportional heller wird, was wiederum den LDR-Widerstand verringern würde, wodurch der Triac gezwungen würde, mehr zu leiten und die überschüssige Spannung proportional durch die Scheinlast abzuleiten.

Die Scheinlast, bei der es sich offensichtlich um eine Glühlampe handelt, leuchtet in dieser Situation relativ heller, wodurch die vom Generator erzeugte zusätzliche Leistung verbraucht und die Generatordrehzahl auf ihre ursprüngliche Drehzahl zurückgesetzt wird.