L'article explique un simple contrôleur de charge électronique ou circuit de régulateur qui régule et contrôle automatiquement la vitesse de rotation d'un système de générateur hydroélectrique en ajoutant ou en déduisant un tableau de charges fictives. La procédure garantit une sortie de tension et de fréquence stabilisée pour l'utilisateur. L'idée a été demandée par M. Aponso

Spécifications techniques:

Merci pour la réponse et j'étais à l'extérieur du pays pendant deux semaines. Merci pour les informations et le circuit de la minuterie fonctionne très bien maintenant.
Cas II, j'ai besoin d'un contrôleur de charge électronique (ELC) Ma centrale hydroélectrique est de 5 kW monophasé 220V et 50Hz et j'ai besoin de contrôler l'excès de puissance à l'aide d'ELC. Veuillez donner un circuit fiable pour mes besoins
De nouveau

La conception

Si vous faites partie de ces chanceux qui ont un ruisseau à écoulement libre, un ruisseau ou même une petite chute d'eau active près de votre cour arrière, vous pouvez très bien penser à le convertir en électricité gratuite simplement en installant un mini générateur hydroélectrique sur le chemin du débit d'eau et accès à l'électricité gratuite à vie.

Cependant, le principal problème avec de tels systèmes est la vitesse du générateur qui affecte directement ses spécifications de tension et de fréquence.

Ici, la vitesse de rotation du générateur dépend de deux facteurs, la puissance du débit d'eau et la charge reliée au générateur. Si l'un de ceux-ci change, la vitesse du générateur change également, provoquant une diminution ou une augmentation équivalente de sa tension de sortie et de sa fréquence.

Comme nous savons tous que pour de nombreux appareils tels que les réfrigérateurs, les climatiseurs, les moteurs, les perceuses, etc., la tension et la fréquence peuvent être cruciales et peuvent être directement liées à leur efficacité, de sorte que tout changement de ces paramètres ne peut être pris à la légère.

Afin de remédier à la situation ci-dessus afin que la tension et la fréquence soient toutes deux maintenues dans des limites tolérables, un contrôleur de charge électronique ou ELC est normalement utilisé avec tous les systèmes hydroélectriques.

Étant donné que le contrôle du débit d'eau ne peut pas être une option faisable, le contrôle de la charge de manière calculée devient la seule issue pour le problème discuté ci-dessus.

C'est en fait assez simple, il s'agit d'utiliser un circuit qui surveille la tension du générateur et allume ou éteint quelques charges fictives qui à leur tour contrôlent et compensent l'augmentation ou la diminution de la vitesse du générateur.

Deux circuits simples de contrôleur de charge électronique (ELC) sont discutés ci-dessous (conçus par moi) qui peuvent être facilement construits à la maison et utilisés pour la réglementation proposée de toute mini centrale hydroélectrique. Apprenons leurs opérations avec les points suivants:

Circuit ELC utilisant IC LM3915

Le premier circuit qui utilise deux circuits intégrés LM3914 ou LM3915 en cascade est fondamentalement configuré comme un circuit d'attaque de détecteur de tension à 20 étapes.

Une entrée variable de 0 à 2,5 V CC à sa broche n ° 5 produit une réponse séquentielle équivalente sur les 20 sorties des deux circuits intégrés, à partir de la LED n ° 1 à la LED n ° 20, ce qui signifie qu'à 0,125 V, la première LED s'allume. tandis que l'entrée atteint 2,5 V, la 20e LED s'allume (toutes les LED sont allumées).

Tout ce qui se trouve entre les deux entraîne le basculement des sorties LED intermédiaires correspondantes.

Supposons que le générateur soit avec des spécifications de 220V / 50Hz, ce qui signifie que l'abaissement de sa vitesse entraînerait une baisse de la tension spécifiée ainsi que de la fréquence, et vice versa.

Dans le premier circuit ELC proposé, nous réduisons le 220V au faible potentiel DC requis via un réseau de diviseurs de résistances et alimentons la broche n ° 5 du circuit intégré de sorte que les 10 premières LED (LED n ° 1 et le reste des points bleus) s'allument juste.

Désormais, ces broches de LED (de la LED # 2 à la LED # 20) sont également connectées avec des charges fictives individuelles via des pilotes de mosfet individuels, en plus de la charge domestique.

Les charges utiles domestiques sont connectées via un relais sur la sortie LED # 1.

Dans la condition ci-dessus, il garantit qu'à 220 V pendant que toutes les charges domestiques sont utilisées, 9 charges fictives supplémentaires s'allument également et compensent pour produire le 220 V requis à 50 Hz.

Supposons maintenant que la vitesse du générateur ait tendance à s'élever au-dessus de la marque 220V, cela influencerait la broche n ° 5 du circuit intégré qui commuterait en conséquence les LED marquées de points rouges (à partir de la LED n ° 11 et vers le haut).

Lorsque ces LED sont allumées, les charges factices correspondantes s'ajoutent à la mêlée, ce qui réduit la vitesse du générateur de sorte qu'il soit restauré à ses spécifications normales, car cela se produit, les charges factices sont à nouveau désactivées en séquence inverse, cela continue auto-ajustable de sorte que la vitesse du moteur ne dépasse jamais les valeurs nominales normales.

Ensuite, supposons que la vitesse du moteur a tendance à diminuer en raison d'une puissance d'écoulement d'eau plus faible, les LED marquées en bleu commencent à s'éteindre séquentiellement (à partir de la LED # 10 et vers le bas), cela réduit les charges fictives et à son tour soulage le moteur de la charge excessive, rétablissant ainsi sa vitesse vers le point d'origine, dans le processus les charges ont tendance à s'allumer / s'éteindre séquentiellement afin de maintenir la vitesse exacte recommandée du moteur du générateur.

Les charges factices peuvent être sélectionnées selon les préférences de l'utilisateur et les spécifications conditionnelles. Un incrément de 200 watts sur chaque sortie LED serait probablement le plus favorable.

Les charges fictives doivent être de nature résistive, comme des lampes à incandescence de 200 watts ou des serpentins de chauffage.

Schéma

Circuit ELC utilisant PWM

La deuxième option est plutôt très intéressante et encore plus simple. Comme on peut le voir dans le diagramme donné, quelques 555 circuits intégrés sont utilisés comme générateur PWM qui modifie son rapport marque / espace en réponse au niveau de tension variant en conséquence alimenté à la broche n ° 5 de IC2.

“types de capteurs et leurs applications ”

Une charge fictive de puissance élevée bien calculée est fixée avec un seul étage de contrôleur mosfet à la broche n ° 3 de l'IC n ° 2.

Comme discuté dans la section ci-dessus, ici aussi une tension CC d'échantillon inférieure correspondant à 220 V est appliquée à la broche n ° 5 de IC2 de telle sorte que les éclairements des charges fictives s'ajustent avec les charges domestiques pour maintenir la sortie du générateur dans la plage de 220 V.

Supposons maintenant que la vitesse de rotation du générateur dérive vers le côté supérieur, créerait une augmentation de potentiel équivalente à la broche n ° 5 de IC2 qui à son tour donnerait lieu à un rapport de marque plus élevé au mosfet, lui permettant de conduire plus de courant vers la charge .

Avec l'augmentation du courant de charge, le moteur aurait plus de mal à tourner, rétablissant ainsi sa vitesse d'origine.

Exactement le contraire se produit lorsque la vitesse a tendance à dériver vers des niveaux inférieurs, lorsque la charge fictive est affaiblie afin de ramener la vitesse du moteur à ses spécifications normales.

Un «tir à la corde» constant se poursuit afin que la vitesse du moteur ne s'éloigne jamais trop de ses spécifications requises.

Les circuits ELC ci-dessus peuvent être utilisés avec tous les types de systèmes microhydro, systèmes de moulin à eau et également systèmes d'éoliennes.

Voyons maintenant comment nous pouvons utiliser un circuit ELC similaire pour réguler la vitesse et la fréquence d'un générateur d'éolienne. L'idée a été demandée par M. Nilesh Patil.

Spécifications techniques

Je suis un grand fan de vos circuits électroniques et de votre passe-temps pour le créer. Fondamentalement, je viens d'une zone rurale où 15 heures de problème de coupure de courant auquel nous sommes confrontés chaque année

Même si je vais acheter un onduleur qui n'est pas non plus chargé en raison d'une panne de courant.

J'ai créé un générateur de moulin à vent (à un coût très bon marché) à partir de là pour charger une batterie 12 v.

Pour la même chose, je cherche à acheter un contrôleur de turbine de charge de moulin à vent qui est trop coûteux.

Donc prévu de créer le nôtre si vous avez un design approprié de votre part

Capacité du générateur: 0-230 AC Volt

entrée 0 - 230 V CA (varie en fonction de la vitesse du vent)

sortie: 12 V DC (courant d'appoint suffisant).

Surcharge / décharge / manutention de charge factice

Pouvez-vous s'il vous plaît suggérer ou m'aider à le développer et le composant et le PCB requis de votre part

J'ai peut-être besoin de plusieurs circuits identiques une fois réussis.

La conception

La conception demandée ci-dessus peut être mise en œuvre simplement en utilisant un transformateur abaisseur et un régulateur LM338 comme déjà discuté dans beaucoup de mes articles plus tôt.

La conception du circuit expliquée ci-dessous n'est pas pertinente pour la demande ci-dessus, elle résout plutôt un problème beaucoup plus complexe dans les situations où un générateur d'éolienne est utilisé pour faire fonctionner des charges CA assignées avec des spécifications de fréquence secteur 50Hz ou 60Hz.

Comment fonctionne un ELC

Un contrôleur de charge électronique est un dispositif qui libère ou ralentit la vitesse d'un moteur de générateur d'électricité associé en ajustant la commutation d'un groupe de charges fictives ou de décharge connectées en parallèle avec les charges utilisables réelles.

Les opérations ci-dessus deviennent nécessaires car le générateur concerné peut être entraîné par une source irrégulière et variable telle qu'une eau qui coule d'un ruisseau, d'une rivière, d'une cascade ou par le vent.

Etant donné que les forces ci-dessus peuvent varier considérablement en fonction des paramètres associés régissant leurs amplitudes, le générateur pourrait également être forcé d'augmenter ou de diminuer sa vitesse en conséquence.

Une augmentation de la vitesse signifierait une augmentation de la tension et de la fréquence qui à leur tour pourraient être soumises aux charges connectées, provoquant des effets indésirables et des dommages aux charges.

Ajout de charges de vidage

En ajoutant ou en déduisant des charges externes (charges de décharge) à travers le générateur, sa vitesse pourrait être efficacement contrée par rapport à l'énergie de la source forcée de sorte que la vitesse du générateur soit maintenue approximativement aux niveaux spécifiés de fréquence et de tension.

J'ai déjà discuté d'un circuit de contrôleur de charge électronique simple et efficace dans l'un de mes articles précédents, l'idée actuelle en est inspirée et est assez similaire à cette conception.

La figure ci-dessous montre comment l'ELC proposé peut être configuré.

Le cœur du circuit est l'IC LM3915 qui est essentiellement un pilote de LED point / barre utilisé pour afficher les variations de l'entrée de tension analogique alimentée par des éclairages LED séquentiels.

La fonction ci-dessus de l'IC a été exploitée ici pour implémenter les fonctions ELC.

Le générateur 220V est d'abord réduit à 12V DC par un transformateur abaisseur et est utilisé pour alimenter le circuit électronique constitué de l'IC LM3915 et du réseau associé.

Cette tension redressée est également fournie à la broche n ° 5 du CI qui est l'entrée de détection du CI.

Génération de tensions de détection proportionnelles

Si nous supposons que le 12 V du transformateur est proportionnel à 240 V du générateur, cela implique que si la tension du générateur augmente à 250 V, le 12 V du transformateur augmenterait proportionnellement à:

12 / x = 240/250

x = 12,5 V

De même, si la tension du générateur chute à 220 V, la tension du transformateur tomberait proportionnellement à:

12 / x = 240/220
x = 11 V

etc.

Les calculs ci-dessus montrent clairement que le régime, la fréquence et la tension du générateur sont extrêmement linéaires et proportionnés les uns aux autres.

Dans la conception de circuit de contrôleur de charge électronique proposée ci-dessous, la tension redressée fournie à la broche n ° 5 du circuit intégré est ajustée de telle sorte qu'avec toutes les charges utilisables allumées, seules trois charges factices: lampe n ° 1, lampe n ° 2 et lampe n ° 3 sont autorisé à rester allumé.

Cela devient une configuration raisonnablement contrôlée pour le contrôleur de charge, bien sûr, la plage de variations de réglage pourrait être configurée et ajustée à différentes grandeurs en fonction des préférences et des spécifications des utilisateurs.

Cela peut être fait en ajustant de manière aléatoire le préréglage donné à la broche n ° 5 du CI ou en utilisant différents ensembles de charges sur les 10 sorties du CI.

Configuration de l'ELC

Maintenant, avec la configuration mentionnée ci-dessus, supposons que le générateur fonctionne à 240V / 50Hz avec les trois premières lampes de la séquence IC allumées, et toutes les charges externes utilisables (appareils) allumées.

Dans cette situation, si quelques appareils sont éteints, le générateur serait déchargé d'une certaine charge, ce qui entraînerait une augmentation de sa vitesse, mais l'augmentation de la vitesse créerait également une augmentation proportionnelle de la tension à la broche n ° 5 du circuit intégré.

Cela incitera le circuit intégré à activer ses brochages suivants dans l'ordre, de sorte que l'allumage peut être la lampe n ° 4,5,6 et ainsi de suite jusqu'à ce que la vitesse du générateur soit étranglée afin de maintenir la vitesse et la fréquence assignées souhaitées.

Inversement, supposons que si la vitesse du générateur a tendance à ralentir en raison de la dégradation des conditions d'énergie de la source, le CI éteindrait la lampe n ° 1, 2, 3 une par une ou quelques-unes d'entre elles afin d'éviter que la tension ne tombe en dessous de la valeur définie. , spécifications correctes.

Les charges fictives sont toutes terminées séquentiellement via les étages de transistor tampon PNP et les étages de transistor de puissance NPN suivants.

Tous les transistors PNP sont 2N2907 tandis que les NPN sont TIP152, qui pourraient être remplacés par des N-mosfets tels que IRF840.

Étant donné que les dispositifs mentionnés ci-dessus ne fonctionnent qu'avec du courant continu, la sortie du générateur est convenablement convertie en courant continu via un pont de diodes de 10 ampères pour la commutation requise.

Les lampes peuvent être de 200 watts, de 500 watts ou selon les préférences de l'utilisateur, et les spécifications du générateur.

Schéma

Jusqu'à présent, nous avons appris un circuit de contrôleur de charge électronique efficace utilisant un concept de commutateur de charge factice multiple séquentiel.Nous discutons ici d'une conception beaucoup plus simple de celui-ci en utilisant un concept de gradateur triac et avec une seule charge.

Qu'est-ce qu'un gradateur

Un variateur de lumière est quelque chose que nous connaissons tous et que nous pouvons voir installés dans nos maisons, bureaux, magasins, centres commerciaux, etc.

Un variateur de lumière est un dispositif électronique alimenté par secteur qui peut être utilisé pour contrôler une charge attachée telle que des lumières et des ventilateurs simplement en faisant varier une résistance variable associée appelée un pot.

La commande est essentiellement effectuée par un triac qui est forcé de commuter avec une fréquence de retard induite de sorte qu'il ne reste allumé que pendant une fraction des demi-cycles AC.

Ce délai de commutation est proportionnel à la résistance du pot ajustée et change lorsque la résistance du pot varie.

Ainsi, si la résistance du pot est rendue faible, le triac est autorisé à conduire pendant un intervalle de temps plus long sur les cycles de phase, ce qui permet à plus de courant de passer à travers la charge, ce qui permet à son tour à la charge de s'activer avec plus de puissance.

Inversement, si la résistance du pot est réduite, le triac est limité à conduire proportionnellement pour une section beaucoup plus petite du cycle de phase, ce qui rend la charge plus faible avec son activation.

Dans le circuit de contrôleur de charge électronique proposé, le même concept est appliqué, mais ici le pot est remplacé par un optocoupleur réalisé en dissimulant un ensemble LED / LDR à l'intérieur d'une enceinte étanche étanche à la lumière.

Utilisation d'un variateur de lumière comme ELC

Le concept est en fait assez simple:

La LED à l'intérieur de l'opto est entraînée par une tension proportionnellement diminuée dérivée de la sortie du générateur, ce qui signifie que la luminosité de la LED dépend désormais des variations de tension du générateur.

La résistance qui est responsable de l'influence de la conduction triac est remplacée par le LDR à l'intérieur de l'ensemble optique, ce qui signifie que les niveaux de luminosité des LED deviennent maintenant responsables du réglage des niveaux de conduction triac.

Initialement, le circuit ELC est appliqué avec une tension du générateur fonctionnant à une vitesse supérieure de 20% à son taux spécifié correct.

Une charge fictive raisonnablement calculée est attachée en série avec l'ELC, et P1 est ajusté de telle sorte que la charge fictive s'éclaire légèrement et ajuste la vitesse et la fréquence du générateur au niveau correct selon les spécifications requises.

Ceci est exécuté avec tous les appareils externes en position ON, qui peuvent être associés à la puissance du générateur.

La mise en œuvre ci-dessus configure le contrôleur de manière optimale pour lutter contre tout écart créé dans la vitesse du générateur.

Supposons maintenant que si quelques appareils électroménagers sont éteints, cela créerait une basse pression sur le générateur, le forçant à tourner plus vite et à générer plus d'électricité.

Cependant, cela forcerait également la LED à l'intérieur de l'opto à devenir proportionnellement plus lumineuse, ce qui à son tour diminuerait la résistance LDR, forçant ainsi le triac à conduire plus et à drainer la tension excessive à travers la charge fictive proportionnellement.

La charge fictive qui est évidemment une lampe à incandescence pourrait être vue plus brillante dans cette situation, drainant l'énergie supplémentaire générée par le générateur et rétablissant la vitesse du générateur à son régime d'origine.