Inlägget förklarar en enkel elektronisk lastregulator eller regulatorkrets som automatiskt reglerar och kontrollerar rotationshastigheten för ett vattenelektriskt generatorsystem genom att lägga till eller dra av en rad dummybelastningar. Förfarandet säkerställer en stabil spänning och frekvensutgång för användaren. Idén begärdes av Mr. Aponso

Tekniska specifikationer:

Tack för svaret och jag var utomlands i två veckor. Tack för info och timer-kretsen fungerar mycket bra nu.
Fall II, jag behöver elektronisk belastningsregulator (ELC). Min vattenkraftverk är 5 kw enfas 220V och 50Hz och måste kontrollera överskott med ELC. Vänligen ge tillförlitlig krets för mitt krav
Igen

Designen

Om du är en av de lyckliga människorna som har en fritt flödande bäck, flodström eller till och med ett aktivt litet vattenfall nära din bakgård, kan du mycket väl tänka dig att omvandla den till gratis el genom att installera en mini-hydrogenerator i vägen för vattenflöde och få tillgång till gratis el under hela livet.

Det största problemet med sådana system är dock generatorns hastighet som direkt påverkar dess spännings- och frekvensspecifikationer.

Här beror generatorns rotationshastighet på två faktorer, vattenflödets effekt och den belastning som är ansluten till generatorn. Om något av dessa ändras, ändras också generatorns hastighet och orsakar en motsvarande minskning eller ökning av dess utspänning och frekvens.

Som vi alla vet är det för många apparater som kylskåp, växelström, motorer, borrmaskiner etc. spänning och frekvens kan vara avgörande och kan vara direkt relaterade till deras effektivitet, och all förändring av dessa parametrar kan därför inte tas lätt på.

För att ta itu med ovanstående situation så att spänningen och frekvensen båda hålls inom acceptabla gränser används normalt en ELC eller elektronisk belastningsregulator med alla vattenkraftssystem.

Eftersom kontroll av vattenflöde inte kan vara ett genomförbart alternativ blir kontroll av belastning på ett beräknat sätt den enda vägen för den ovan diskuterade frågan.

Det här är faktiskt ganska enkelt, det handlar om att använda en krets som övervakar generatorns spänning och slår på eller stänger av några dummybelastningar som i sin tur styr och kompenserar för generatorns hastighet eller minskning.

Två enkla elektroniska belastningsregulatorer (ELC) kretsar diskuteras nedan (designade av mig) som enkelt kan byggas hemma och användas för den föreslagna regleringen av alla minikraftverk. Låt oss lära oss deras verksamhet med följande punkter:

ELC-krets med IC LM3915

Den första kretsen som använder ett par kaskad LM3914 eller LM3915 IC är i grunden konfigurerad som en 20-stegs spänningsdetektordrivkrets.

En varierande 0 till 2,5 V DC-ingång vid stift nr 5 ger ett ekvivalent sekventiellt svar över de 20 utgångarna på de två IC-enheterna, från LED # 1 till LED # 20, vilket betyder vid 0,125 V, den första LED-lampan tänds. medan ingången når 2,5 V tänds den 20: e lysdioden (alla lysdioder lyser).

Allt däremellan leder till växling av motsvarande mellanliggande LED-utgångar.

Låt oss anta att generatorn är med 220V / 50Hz specifikationer, innebär att sänkning av dess hastighet skulle resultera i sänkning av den angivna spänningen såväl som frekvensen, och vice versa.

I den föreslagna första ELC-kretsen reducerar vi 220V till erforderlig lågpotential DC via ett motståndsdelningsnätverk och matningsstift nr 5 på IC så att de första 10 lysdioderna (LED # 1 och resten av de blå punkterna) bara tänds.

Nu är dessa LED-pinouts (från LED # 2 till LED # 20) också fästa med enskilda dummybelastningar via enskilda mosfetdrivrutiner, förutom hushållsbelastningen.

De inhemska nyttolasterna är anslutna via ett relä på LED # 1-utgången.

I ovanstående tillstånd försäkrar det att vid 220V medan alla hushållsbelastningar används, tänds också 9 ytterligare dummybelastningar och kompenserar för att producera de nödvändiga 220V @ 50Hz.

Antag nu att generatorns hastighet tenderar att stiga över 220V-märket, detta skulle påverka stift nr 5 på IC som motsvarande skulle byta lysdioder markerade med röda prickar (från LED # 11 och uppåt).

När dessa lysdioder slås PÅ läggs motsvarande dummybelastningar till striden och därigenom pressas generatorns hastighet så att den återställs till sina normala specifikationer, eftersom detta händer slås dummybelastningarna igen i baksekvens, detta fortsätter självjusterande så att motorns hastighet aldrig överstiger de normala värdena.

Antag sedan att motorhastigheten tenderar att minska på grund av lägre vattenflödeseffekt, lysdioder markerade med blått stängs av sekventiellt (börjar från LED # 10 och nedåt), detta minskar dummybelastningar och i sin tur avlastar motorn från överbelastning och återställer dess hastighet mot den ursprungliga punkten, under processen tenderar belastningarna att kopplas PÅ / AV sekventiellt för att bibehålla den exakta rekommenderade hastigheten för generatormotorn.

Dummy-belastningarna kan väljas enligt användarens preferenser och villkorliga specifikationer. Ett steg på 200 watt på varje LED-utgång skulle troligen vara mest fördelaktigt.

Dummybelastningarna måste vara motståndskraftiga, till exempel 200 watt glödlampor eller värmespolar.

Kretsschema

ELC-krets med PWM

Det andra alternativet är ganska intressant och ännu enklare. Som kan ses i det givna diagrammet används ett par 555 IC: er som en PWM-generator som ändrar sitt märke / rymdförhållande som svar på motsvarande varierande spänningsnivå matad vid stift nr 5 i IC2.

“elektrisk motorvarvtalsreglering ”

En välberäknad dummybelastning med hög watt är fäst med ett enda mosfet-kontrollsteg vid stift nr 3 i IC # 2.

Som diskuterats i ovanstående avsnitt appliceras även här en lägre likströmsspänning motsvarande 220V vid stift nr 5 i IC2 så att dummybelastningsbelysningarna justeras med hushållsbelastningarna för att hålla generatorns utgång inom 220V-området.

Antag nu att generatorns rotationshastighet drar mot den högre sidan, skulle skapa en ekvivalent ökning av potentialen vid stift nr 5 av IC2 vilket i sin tur skulle ge upphov till högre markeringsförhållande till mosfet, så att den kan leda mer ström till belastningen .

Med ökad lastström skulle motorn ha svårare att rotera och därmed sätta sig tillbaka till sin ursprungliga hastighet.

Exakt motsatt händer när hastigheten tenderar att glida mot lägre nivåer, när dummybelastningen försvagas för att dra upp motorns hastighet till sina normala specifikationer.

En konstant 'dragkamp' fortsätter så att motorns hastighet aldrig förskjuts för mycket från de krav som krävs.

Ovanstående ELC-kretsar kan användas med alla typer av mikrohydrosystem, vattenkvarnsystem och även vindkraftssystem.

Låt oss nu se hur vi kan använda en liknande ELC-krets för att reglera hastigheten och frekvensen hos en vindkraftgenerator. Idén begärdes av Mr. Nilesh Patil.

Tekniska specifikationer

Jag är ett stort fan av dina elektroniska kretsar och hobby för att skapa det. I grund och botten är jag från landsbygden där 15 timmar strömavbrott problem vi står inför varje år

Även om jag går för att köpa växelriktare som inte heller laddas på grund av strömavbrott.

Jag har skapat vindkraftgenerator (In Very Cheap Cost) från det som kommer att stödja att ladda 12 volts batteri.

För samma sak vill jag köpa vindkraftverk laddningsturbinregulator som är för dyr.

Så planerade att skapa våra egna om har lämplig design från dig

Generatorkapacitet: 0 - 230 AC Volt

ingång 0 - 230 v AC (varierar beroende på vindhastighet)

utgång: 12 V DC (tillräcklig boost up-ström).

Överbelastning / urladdning / dummybelastningshantering

Kan du snälla föreslå eller hjälpa mig att utveckla den och erforderliga komponenter och kretskort från dig

Jag kan kräva många samma kretsar en gång lyckas.

Designen

Designen som begärs ovan kan implementeras helt enkelt genom att använda en nedtransformator och en LM338-regulator som redan diskuterats i många av mina inlägg tidigare.

Kretsdesignen som förklaras nedan är inte relevant för ovanstående begäran, snarare behandlar ett mycket komplext problem i situationer där en väderkvarngenerator används för att driva växelströmsbelastningar som tilldelats frekvensspecifikationerna 50Hz eller 60Hz.

Hur en ELC fungerar

En elektronisk lastregulator är en anordning som frigör eller kväver hastigheten hos en tillhörande elgeneratormotor genom att justera omkopplingen av en grupp dummy- eller dumpningslaster parallellt med de faktiska användbara lasterna.

Ovanstående operationer blir nödvändiga eftersom den berörda generatorn kan drivas av en oregelbunden, varierande källa såsom ett strömmande vatten från en bäck, flod, vattenfall eller genom vind.

Eftersom de ovannämnda krafterna kan variera avsevärt beroende på de tillhörande parametrarna som styr deras storlek, kan generatorn också tvingas öka eller minska dess hastighet därefter.

En ökning av hastigheten skulle innebära en ökning av spänning och frekvens som i sin tur kan utsättas för de anslutna belastningarna, vilket orsakar oönskade effekter och skador på belastningarna.

Lägga till dumpning

Genom att lägga till eller dra av externa belastningar (dumpningslaster) över generatorn kan dess hastighet effektivt motverkas mot den forcerade källenergin så att generatorhastigheten upprätthålls ungefär till de angivna frekvens- och spänningsnivåerna.

Jag har redan diskuterat en enkel och effektiv elektronisk lastkontrollkrets i ett av mina tidigare inlägg, den nuvarande idén är inspirerad av den och liknar den designen.

Figuren nedan visar hur den föreslagna ELC kan konfigureras.

Hjärtat i kretsen är IC LM3915 som i grunden är en punkt / bar LED-drivrutin som används för att visa variationer i den matade analoga spänningsingången genom sekventiella LED-belysningar.

Ovanstående funktion för IC har utnyttjats här för att implementera ELC-funktionerna.

Generatorn 220V trappas först ner till 12V DC genom en nedtransformator och används för att driva den elektroniska kretsen som består av IC LM3915 och tillhörande nätverk.

Denna rättade spänning matas också till stift nr 5 på IC: n, som är IC-avkänningsingången.

Generera proportionerliga avkänningsspänningar

Om vi antar att 12V från transformatorn är proportionerlig med 240V från generatorn, innebär det att om generatorspänningen stiger till 250V skulle 12V öka från transformatorn proportionellt till:

12 / x = 240/250

x = 12,5V

På samma sätt om generatorspänningen sjunker till 220V skulle transformatorspänningen proportionellt sjunka till:

12 / x = 240/220
x = 11V

och så vidare.

Ovanstående beräkningar visar tydligt att generatorns varvtal, frekvens och spänning är extremt linjära och proportionerliga mot varandra.

I den föreslagna elektroniska belastningsregulatorns kretskonstruktion nedan justeras den likriktade spänningen som matas till stift nr 5 på IC så att med alla användbara laster PÅ, endast tre dummybelastningar: lampa # 1, lampa # 2 och lampa # 3 är får förbli påslagen.

Detta blir en rimligt kontrollerad inställning för laststyrenheten, naturligtvis kan justeringsvariationerna ställas in och justeras till olika storlekar beroende på användarens preferenser och specifikationer.

Detta kan göras genom att slumpmässigt justera den givna förinställningen vid stift nr 5 på IC eller genom att använda olika uppsättningar av belastningar över IC: ns 10 utgångar.

Ställa in ELC

Låt oss nu med ovanstående inställning anta att generatorn ska gå på 240V / 50Hz med de tre första lamporna i IC-sekvensen påslagen och även alla externa användbara belastningar (apparater) påslagen.

Under denna situation, om några av apparaterna är avstängda, skulle det avlasta generatorn från viss belastning och resultera i en ökning av dess hastighet, men ökningen av hastigheten skulle också skapa en proportionell ökning av spänningen vid stift nr 5 på IC.

Detta kommer att uppmana IC: n att sätta PÅ dess efterföljande pinouts i ordningen, varigenom ON kan vara lampa # 4,5,6 och så vidare tills generatorns hastighet kvävs för att upprätthålla önskad tilldelad hastighet och frekvens.

Omvänt, antag att om generatorhastigheten tenderar att sår ner på grund av degraderande källenergiförhållanden skulle IC få stänga av lampan # 1,2,3 en efter en eller några av dem för att förhindra att spänningen faller under uppsättningen , korrekta specifikationer.

Dummy-belastningarna avslutas alla sekventiellt via PNP-buffertransistorsteg och de efterföljande NPN-effekttransistorstegen.

Alla PNP-transistorer är 2N2907 medan NPN är TIP152, som kan ersättas med N-mosfetter som IRF840.

Eftersom de ovannämnda enheterna endast fungerar med DC, omvandlas generatorutgången lämpligt till DC via 10amp diodbro för den nödvändiga omkopplingen.

Lamporna kan vara 200 watt, 500 watt eller som användaren föredrar, och generatorens specifikationer.

Kretsschema

Hittills har vi lärt oss en effektiv elektronisk belastningskontrollkrets med hjälp av ett sekventiellt multipeldocklastbrytarkoncept, här diskuterar vi en mycket enklare design av densamma med hjälp av ett triac-dimmerkoncept och med en enda belastning.

Vad är en dimmerbrytare

En dimmerbrytare är något vi alla känner till och kan se dem installerade i våra hem, kontor, butiker, köpcentra etc.

En dimmerbrytare är en nätdriven elektronisk anordning som kan användas för att styra en ansluten belastning som lampor och fläktar helt enkelt genom att variera ett tillhörande variabelt motstånd som kallas potten.

Styrningen sker i grunden av en triac som tvingas växla med en inducerad tidsfördröjningsfrekvens så att den förblir ON endast under en bråkdel av växelströmshalvcyklerna.

Denna omkopplingsfördröjning är proportionell med det justerade krukmotståndet och ändras när krukmotståndet varieras.

Således om krukmotståndet görs lågt, får triacen leda under ett längre tidsintervall över fascyklerna vilket tillåter mer ström att passera genom lasten, och detta i sin tur gör att lasten kan aktiveras med mer effekt.

Omvänt om grytmotståndet reduceras är triacen begränsad till att leda proportionellt under en mycket mindre del av fascykeln, vilket gör belastningen svagare med dess aktivering.

I den föreslagna elektroniska belastningskontrollkretsen tillämpas samma koncept, men här ersätts potten med en optokopplare tillverkad genom att dölja en LED / LDR-enhet inuti ett ljussäker förslutet hölje.

Använda Dimmer Switch som ELC

Konceptet är faktiskt ganska enkelt:

LED-lampan inuti opto drivs av en proportionellt tappad spänning som härrör från generatorns utgång, vilket innebär att LED-ljusstyrkan nu är beroende av generatorns spänningsvariationer.

Motståndet som är ansvarigt för att påverka triac-ledningen ersätts av LDR inuti opto-enheten, vilket innebär att LED-ljusstyrkan nu blir ansvarig för att justera triac-ledningsnivåerna.

Inledningsvis appliceras ELC-kretsen med en spänning från generatorn som går med 20% högre hastighet än den korrekt angivna hastigheten.

En rimligt beräknad dummybelastning är ansluten i serie med ELC, och P1 justeras så att dummybelastningen tänds något och justerar generatorns hastighet och frekvens till rätt nivå enligt de nödvändiga specifikationerna.

Detta utförs med alla externa apparater i PÅ-läge, som kan associeras med generatorn.

Ovanstående implementering ställer in styrenheten optimalt för att hantera eventuella avvikelser som skapas i generatorns hastighet.

Antag nu, om några av apparaterna stängs av, skulle detta skapa ett lågt tryck på generatorn som tvingar den att snurra snabbare och generera mer elektricitet.

Men detta skulle också tvinga lysdioden inuti optot att växa proportionellt ljusare, vilket i sin tur skulle minska LDR-motståndet och därigenom tvinga triacen att leda mer och tömma överflödsspänningen genom dummybelastningen proportionellt.

Dummybelastningen som uppenbarligen är en glödlampa kan ses lysa relativt ljusare i denna situation, dränera den extra kraft som genereras av generatorn och återställa generatorns hastighet till dess ursprungliga varvtal.