ВНИМАНИЕ ! Доступ ко всем материалам имеют только зарегистрированные пользователи !

Шкаф управления парусным ветрогенератором.

Шкаф управления парусным ветрогенераторомВ результате длительного испытания работы нашего Парусного ветрогенератора (ПВГ) с традиционной схемой возбуждения асинхронного двигателя (АД), основанной на применении в качестве коммутатора магнитного пускателя выявился целый ряд недостатков, которые и привели к созданию Шкафа Управления. Он стал универсальным устройством для превращения любого Асинхронного двигателя в Генератор ! Теперь достаточно подключить провода от АД двигателя и Ваш генератор готов !!!




Недостатки традиционной схемы возбуждения АД

Шкаф управления парусным ветрогенератором1. Выгорание Магнитного Пускателя (МП) если подключенная нагрузка не соответствует мощности ветра. Это выражалось в том,что МП постоянно гудел и трещал и как следствие выгорал. За пол года было заменено три МП. Это прежде всего чревато тем, что в Ваше отсутствие сгоревший пускатель не сможет подключить вашу нагрузку. А Верогенератор с отключенной нагрузкой - это путь к саморазрушению. Я помню как бежал и у меня стучало сердце, когда выглянув в окошко я увидел бешено вращающийся ветряк (признак сгоревшего пускателя). Благо у нас было два одинаковых устройства и я просто перевел на резерв.

2. Несогласованность подключаемой нагрузки пользователя.

Когда ветра хватает лишь на включение асинхронника в генераторный режим, а поскольку подключена нагрузка (например, обогреватели), во время включения магнитного пускателя, происходит уменьшение скорости оборотов и выход двигателя из генераторного режима (отключение), затем всё по новой.

Со стороны обычного пользователя это выглядит следующим образом:
пользователь включает обогреватель на 1,5кВт, а скорость ветра соответствует например выработке только 500Вт. В результате несогласованности все время падает скорость вращения ветроколеса и генерация не включается. Получается, что есть 500Вт, а воспользоваться мы ими не можем, т.к. нагрузка у нас включена на 1,5кВт. Вот и приходилось держать три обогревателя на 0.5, 1.5 и 2.0 кВт и все время бегать и включать по погоде то одно то другое из-за того, что ветер у нас не постоянный, а "рваный".

3. "Удары" на генераторе в момент включения МП.

Нагрузка подключается резко и вся сразу, что действует как "гидроудар" в водопроводе. Это негативно сказывается на всех деталях конструкции. Естественно такое положение дел необходимо было менять !

4. Невозможность использования всего потенциала ветра.

Магнитный Пускатель в традиционной схеме возбуждения включается только при напряжении с ПВГ около 200Вольт. А ведь генерация начинается с 40В. Таким образом мы не могли задействовать энергию сверх малых ветров. Ведь не секрет что большинство пользователей альтернативных источников энергии кроме прямого использования поступающей энергии, накапливает в прок с помощью Аккумуляторных Батарей (АКБ). И вот эти 40-200В замечательно сливается в них ! (Сейчас ведется разработка универсального зарядного устройства для зеленой энергетики).

5. Шумность работы Магнитного Пускателя.

Если такой прибор установить в доме, то ночью Вы от звука включения/выключения никуда не спрячетесь. Это вносит большой дискомфорт, потому что звук этот просто ужасен.

Состав шкафа управления Асинхронным генератором.

schem1.jpg

1. Блок генерации

Здесь используется стандартный подход - батарея конденсаторов.
Конденсаторы установлены с возможностью быстрой замены, в случае выхода из строя. В этой модели шкафа устанавливаются три штуки по 100мкФ каждый. В дальнейшем будут предусмотрены шкафы на большую мощность генератора. Это означает увеличение емкости конденсаторов.

shkaf_upr_2_0_thumb.jpg2. Счетчик энергии
В связи с тем, что частота тока вырабатываемая ветрогенератором значительно изменяется в зависимости от несущей способности ветра, то в данном шкафе управления используется индукционный счетчик энергии.

Ведется тестирование встроенного в печатную плату счетчика.

3. Электротормоз.

1. Описание
Для Асинхронного Генератора критична работа без нагрузки. Для предохранения системы от полного отключения нагрузки, используется блок с ТЭНами со встроенным коммутатором, который подключает ТЭНы в случае достижения определенной величины напряжения на выходе любой фазы.

blok_comm1.jpg2. Принцип работы
Имеем три фазы. И подключенные к коммутатору звездой три ТЭНа заданной мощности.
Коммутатор подключает ТЭНы в случае увеличения напряжения больше заданной величины на любой из фаз. Подключение нагрузки происходит раздельно по фазам.
Нагрузка на фазе включена если U > K3

Где К3 - регулятор напряжения включения.
Например К3=280В

На устройстве выведены индикаторы (3 светодиода) включения электротормоза.

ОЧЕНЬ ВАЖНО ГАРАНТИРОВАТЬ, ЧТО АД НЕ ОСТАНЕТСЯ БЕЗ НАГРУЗКИ - ЭТО
ДОРОГА К САМОРАЗРУШЕНИЮ !

Электротормоз срабатывает включая семисторы с плавным подключением нагрузки.

eltormoz1.jpg3. Тип коммутаторов - семисторы с плавным включением.

4. Органы управления
Регулятор включения коммутатора К3 (пределы напряжения включения) .
Регулятор К3 - это трехпозиционный переключатель на 260В, 280В, 300В

5. Индикаторы
светодиоды показывающие включение электротормоза на фазах.

6. Исполнение: ТЭНы нерж. в отдельном перфорированном корпусе 3 х 1,5кВт.
(за пределами шкафа управления в комплекте не поставляется. Их легко приобрести в ближайшем магазине отопительной техники). Блок автоматики электротормоза расположен в Шкафе управления.

4. Контроллер нагрузки

Выше уже писалось, что при несогласованности подключенной нагрузки с мощностью ветра, генерация затруднена и КПД системы резко стремится к нулю. Происходит это из-за того, что большая нагрузка тормозит ветроколесо, резко падают обороты на электрогенераторе и генерация просто выключается.

Чем меньше сила ветра, тем меньше нагрузку следует подключать в этот момент. А с ростом напряжения - можно увеличивать и нагрузку. В автоматическом режиме это можно решить несколькими путями:

1. Изменением мощности нагрузки
2. Чередовать подключение фаз, а нагрузка будет постоянная.

Мы выбрали второй путь.

Поскольку наш генератор выдает напряжение по трем фазам, то путем включения/отключения фаз мы сможем регулировать нагрузку на генератор.

Получается система будет работать следующим образом.
Первая фаза всегда подключена к генератору, а вторая и третья подключатся по мере роста напряжения в сети.

Со стороны пользователя это выглядит следующим образом:
- имеется в наличии три фазы на 220В каждая.
- принимается решение о подключении различной нагрузки на определенные фазы в зависимости от Ваших приоритетов. Например, следующим образом:
Фаза 1: Зарядное устройство аккумуляторов.
Фаза 2: водонагреватель
Фаза 3: котел отопления (или ТЭНы)
- при этом зарядка аккумуляторов идет всегда, а с ростом мощности ветра или полном заряде АКБ, подключается вторая, а затем и третья фаза.

Если это все сразу подключить к ветрогенератору, то мы большинство времени вообще ничего снять не сможем, а так потенциал ветра распределяется по фазам и в зависимости от его мощности мы питаем различное оборудование в соответствии с Вашими приоритетами.

Но и это еще не все. Предусмотрен "Обход" - это подключение всех фаз минуя контроллер нагрузки. Достаточно нажать соответствующую кнопку. (Например для питания трехфазного двигателя - пилорама, кормоизмельчитель и т.д...)

1. Описание
Для согласования мощности подключенной нагрузки к АД, изготовлен коммутатор для последовательного подключения фаз, на которых расположены нагрузки, в случае достижения определенной величины напряжения.

2. Принцип работы
Имеем три фазы.
Первая фаза включена постоянно. На вторую и третью установлены коммутаторы.
1 фаза включена всегда
2 фаза включена если U > K1
3 фаза включена если U > K2

Где К1 и К2 - регуляторы напряжений включений.
Например К1=230В, К2=235В

Пределы значений: К1 (150-300В), К2(150-300В)

Нагрузка по каждой фазе подключается плавно с интервалом 0-100% = 1сек. Это ещё увеличивает КПД и надежность системы.

contr_nagruzki_thumb.jpg3. Органы управления
Регуляторы включения коммутаторов К1 и К2 (пределы напряжения включения)
Выполнены в цифровом виде – по две кнопки под каждым таблом (+ и -). При нажатии на которые изменяются значения К1 и К2 как на эл.часах.

Напряжение включения первой фазы выбирается на панели рядом с электротормозом. Это дает возможность изменять напряжение начала подачи в сеть пользователя в диапазоне 40-220В.
Например если мы хотим утилизировать всю энергию, то устанавливаем самое минимальное значение и получаем на выходе напряжение от 40В. Их можно уже использовать в зарядном устройстве аккумуляторов и т.д. (находится в разработке). А если Вам важно качество электропитания, то можно установить напряжение включения 180В и тогда Вы будете иметь в сети напряжение не ниже заданного, но тогда не весь ветер будет утилизирован. А только проходящий по заданным параметрам !

4. Индикаторы
Три индикатора Вольт-амперной характеристики (на каждую фазу независимый индикатор). Индикация выполнена - на светодиодных индикаторах (для уличной установки, не отапливаемых помещений). (диапазон U=0-500В, I=0-20А), при отключении коммутатора, видно несколько секунд последние значения.

Кроме того на включение нагрузки (на выходе) указывают три светодиода:
- красный – 1-ая фаза
- желтый – 2-ая фаза
- зеленый – 3-яя фаза

Результаты работы

В итоге мы имеем абсолютно бесшумный, красивый прибор, который понятно отображает всю информацию по текущей работе ветрогенератора и автоматически плавно переключает нагрузку в зависимости от текущей ветровой способности.




НОВАЯ ВЕРСИЯ ШКАФА УПРАВЛЕНИЯ (V.4)

IMGP2796_thumb.jpg IMGP2785_thumb.jpgВ настоящее время, мы разработали четвертую версию шкафа. Оснастили, индикатором текущей скорости и направления ветра. Теперь можно в режиме реального времени видеть скорость ветра и оценить вырабатываемую мощность ветрогенератором.

Таким образом подключив к шкафу управления выносной датчик ветра фирмы DAVIS 6410 (в комплект не входит, его можно приобрести самостоятельно в интернет магазинах), вы увидите показания скорости и направления ветра.

IMGP2787_thumb.jpg IMGP2789_thumb.jpg IMGP2778_thumb.jpg













Стоимость шкафа управления Асинхронным Генератором мощностью до 5кВт составляет 30 т.р.

Уточняйте цену на момент заказа! Вы можете приобрести шкаф отдельно не приобретая ветрогенератор.


ПОСМОТРЕТЬ РАБОТУ ШКАФА В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ >>

Вопросы по работе системы

1) При ураганном ветре ветряк будет останавливаться за счет электротормоза? правильно ли я понял? или он способен и ураганный ветер утилизировать эфффективно без скачков напряжения?
2) За какое время сколько намотало на счетчике? )

1. В том то и дело, что нет !

1. В том то и дело, что нет ! Как Вы понимаете торможение не входом в режим генерации это пустая трата энергии, которую можно было бы получить. У нас получается наоборот генерация идет, мощность получаете, а вот напряжение не выходит за рамки допустимого. Например если Вы поставили уровень электротормоза на 260В, то при достижении этого напряжения на фазе, начинает плавно подкючаться ТЭН. В это время падает напряжение на фазе, происходит выравниваение напряжения и отключение эл.тормоза.

Чаще всего мы наоборот ждем хорошего ветра. И зачем нам выводить ветряк из режима генерации в этот прекрасный момент ? Поэтому нашим решением мы получаем энергию во всех случаях. К тому же сам электротормоз в виде ТЭНов в случае долгой его работы сам превращается в нагреватель, что тоже совсем не плохо !

2. Сколько намотало описано здесь:
http://parus.z42.ru/subdmn/parus/node/540#comment-642

Понятно, спасибо за

Понятно, спасибо за развернутый ответ! Теперь понял, что ТЭН используется в качестве тормоза. А если в качестве отопления дома использовать теплый электрический пол - он может выступать в качестве ТЭНа? вроде как по энергопотреблению и эффективности он приоритетнее жидкостного отопления... и как вообще он будет себя вести при подключении к этому ветряку? (запитывать его напрямую на одну из фаз или через АКБ?)

Все-таки там не совсем

Все-таки там не совсем понятно сколько намотало ... напишите, пожалуйста более точно за такой-то период (год, месяц, неделя или день) в ваших условиях (я так понял средняя скорость 0.7 м/с) намотало столько-то. и опять же желательно с комментарием... допустим этой энергии хватило на работу того-то того-то за такой-то период времени (хотябы порядок сколько из них пошло на бытовые приборы - для примера лампочки, а сколько на ТЭН - сколько чего он нагрел)

И если можно для рядового

И если можно для рядового потребителя опишите ваши перспективы и какие потребуются доработки использования вашего комплекта для автономного энергообеспечения загородного дома. Допустим, дом 100 кв.м., 4 человека, энергосберегающий и утепленный. Возможно ли это принципиально и какие сложности на этом пути? (под полной автономностью я понимаю - свет, бытовые приборы, отопление и горячая вода). Понятно, что зимой энергия ветра наиболее перспективна, как раз в это время и идут основные затраты электроэнергии на отопление и освещение. Летом перспективней СБ (я так понял, они входят в ваш комплект).

1. Если в качестве нагрузки

1. Если в качестве нагрузки будет эл.пол, то необходимо сделать так, чтобы он был без контроллера отключения. Иначе в самый большой ветер автоматика отключит Вашу нагрузку (т.к. пол дойдет до требуемой температуры) и будет очень плохо. Почему ? Да потому, что энергия будет поступать, а использовать её будет эл.тормоз :-)
Именно поэтому ВО ВСЕ МИРЕ в автономных домах делают не эл.пол, а водяной теплый пол. Подключают его к двухконтурному бойлеру. Греют этот бойлер от котла (газ, уголь, дрова, солнечные коллекторы) и от встроенного эл.тэна (подключенного к ветряку). И решают таким образом массу вопросов (отопление, ГВС, душ и пр...) в том числе когда ветра нет. И уж когда он есть то тепло очень хорошо запасается именно в жидкости. Ведь ТЭН буде поглощать всю энергию от ветряка от 40В до 300В.

2. За год при средней скорости 0,7м/с намотало 120кВт*ч.
Оценка того, что будет при другой скорости ветра здесь:
http://parus.z42.ru/subdmn/parus/node/556?page=2#comment-715

Вся энергия была направлена на нагрев горячей воды.
Запасом энергии мы пока не занимаемся, т.к. наше универсальное зарядное устройство находится в установке.

3. Для полностью автономного дома мы рекомендуем использовать Ветрогенератор совместно с Солнечными Батареями. Поэтому мы делаем универсальное зарядное устройство, которое будет работать сразу с этим двумя генераторами энергии. Ну, а сколько чего надо решается индивидуально в каждом конкретном случае в соответствии с уровнем потребляемой энергии. Ведь в большинстве случаев проблема глубоко находится в головах людей, считающих что после установки Солнечных Батарей они перестанут платить по счетам, и при этом оставят прежний уровень потребления энергии. Но реальность - другая.

Цена

Какова стоимость шкафа управления ?

Читайте эту страницу

Читайте эту страницу внимательнее или хотя бы ctrl+f пользуйтесь.

Спасибо !!! Возможна ли

Спасибо !!!
Возможна ли доставка в Украину ?

ответил на e-mail

ответил на e-mail

соображения...

Вот меня, как электронщика и автоматчика, не оставляет мысль что метод управления симисторами выбран неверно...
Как я понимаю, оптимальнее всего стабилизировать обороты и напряжение. Но у вас выбран метод вкл/выкл, а оптимальнее было бы использовать фазовое управление.

Какое Ваше предложение ? Расскажите более подробно, что и куда.

Первый метод дает поскоянные толчки включения нагрузки, а второй плавно регулирует...

Семисторы запрограммированы включаться плавно.

Хотя... может быть я и не прав...
Кроме того, что-то индикаторы постоянно моргают, гаснут... Это схемное решение или пропадание питания?

Да это пропадание питания. Почему так происходит написано здесь >>

>Какое Ваше предложение ? У

>Какое Ваше предложение ?
У меня нет схемы вашего шкафа, так что я могу только догадываться о схемных решениях. Соответственно и совет какой дать не видя схемы не могу...
>Семисторы запрограммированы включаться плавно.
Глядя на светодиоды мне показалось что нагрузка включается толчком...
Может демонстрационный ролик лучше было бы снять для более стабильного ветра.
>Да это пропадание питания.
Обычно схемы не очень хорошо реагируют на дёрганье по питанию, лишь бы не выходили из строя...

У нас запасается часть энергии в специальном конденсаторе и вся электроника при пропадении внешнего напряжения продолжает работать еще некоторое время. Так что тут проблем нет. На видео мигание цифр - это как раз работа от конденсатора. Когда цифры горят постоянно - значит генерирует ветряк. Еще раз благодарю Вас за активное участие в нашей жизни !

схема

Я бы предложит такую схему:

Это схема применяется в симисторных регуляторах, например в регулировке скорости швейных машинок, только добавлен стабилитрон.

Изображение из фотоальбомов E1.ru


Уважаемые посетители сайта !
Администрация просит Вас оставлять отзывы о прочитанном материале или о деятельности сайта в целом. Для этого Вы можете зайти в гостевую книгу или добавить комментарий в конце материала !