دائرة التحكم الإلكتروني في الحمل (ELC)

دائرة التحكم الإلكتروني في الحمل (ELC)

يشرح المنشور وحدة تحكم إلكترونية بسيطة في الحمل أو دائرة تحكم تنظم وتتحكم تلقائيًا في سرعة الدوران لنظام مولد كهربائي مائي عن طريق إضافة أو خصم مجموعة من الأحمال الوهمية. يضمن هذا الإجراء استقرار الجهد والتردد للمستخدم. وقد طلب هذه الفكرة السيد أبونسو



المواصفات الفنية:

شكرا على الرد وكنت خارج البلاد لمدة أسبوعين. شكرا للمعلومات ودائرة الموقت تعمل بشكل جيد جدا الآن.
الحالة الثانية ، أحتاج إلى جهاز التحكم الإلكتروني في الحمل (ELC) محطة الطاقة المائية الخاصة بي هي 5 كيلو واط أحادي الطور 220 فولت و 50 هرتز وأحتاج إلى التحكم في الطاقة الزائدة باستخدام ELC. يرجى إعطاء دائرة موثوقة لمتطلباتي
تكرارا

التصميم

إذا كنت من هؤلاء الأشخاص المحظوظين الذين لديهم خور يتدفق بحرية أو مجرى نهر أو حتى تسقط مياه صغيرة نشطة بالقرب من الفناء الخلفي الخاص بك ، فيمكنك التفكير جيدًا في تحويلها إلى كهرباء مجانية ببساطة عن طريق تثبيت مولد هيدروليكي صغير في مسار تدفق المياه والحصول على كهرباء مجانية مدى الحياة.





لكن المشكلة الرئيسية في مثل هذه الأنظمة هي سرعة المولد التي تؤثر بشكل مباشر على مواصفات الجهد والتردد.

هنا تعتمد سرعة دوران المولد على عاملين ، قوة تدفق المياه والحمل المتصل بالمولد. إذا تغير أي من هذه ، فإن سرعة المولد تتغير أيضًا مما يتسبب في انخفاض أو زيادة مكافئة في جهد الخرج والتردد.



كما نعلم جميعًا أنه بالنسبة للعديد من الأجهزة مثل الثلاجات وأجهزة التكييف والمحركات وآلات الحفر وما إلى ذلك ، يمكن أن يكون الجهد والتردد أمرًا بالغ الأهمية وقد يكون لهما صلة مباشرة بكفاءتها ، وبالتالي لا يمكن الاستخفاف بأي تغيير في هذه المعلمات.

من أجل معالجة الموقف أعلاه بحيث يتم الحفاظ على الجهد والتردد ضمن الحدود المقبولة ، يتم استخدام ELC أو جهاز التحكم الإلكتروني في الحمل عادةً مع جميع أنظمة الطاقة المائية.

نظرًا لأن التحكم في تدفق المياه لا يمكن أن يكون خيارًا ممكنًا ، فإن التحكم في الحمل بطريقة محسوبة يصبح السبيل الوحيد للخروج من المشكلة التي تمت مناقشتها أعلاه.

هذا في الواقع بسيط إلى حد ما ، يتعلق الأمر كله باستخدام دائرة تراقب جهد المولد وتقوم بتشغيل أو إيقاف تشغيل بعض الأحمال الوهمية والتي بدورها تتحكم وتعوض الزيادة أو النقصان في سرعة المولد.

تتم مناقشة دائرتين بسيطتين للتحكم في الحمل الإلكتروني (ELC) أدناه (من تصميمي) والتي يمكن بناؤها بسهولة في المنزل واستخدامها للتنظيم المقترح لأي محطة طاقة مائية صغيرة. دعنا نتعلم عملياتهم بالنقاط التالية:

دائرة ELC باستخدام IC LM3915

تم تكوين الدائرة الأولى التي تستخدم زوجًا من الدوائر المتكاملة LM3914 أو LM3915 المتتالية بشكل أساسي كدائرة تشغيل كاشف جهد 20 خطوة.

ينتج إدخال متغير من 0 إلى 2.5 فولت تيار مستمر عند الطرف رقم 5 استجابة متسلسلة مكافئة عبر 20 مخرجًا من دائرتي المرحلتين ، بدءًا من LED # 1 إلى LED # 20 ، مما يعني عند 0.125 فولت ، يضيء أول مؤشر LED. بينما يصل الإدخال إلى 2.5 فولت ، يضيء المصباح العشرين (تضيء جميع مصابيح LED).

أي شيء بينهما ينتج عنه تبديل مخرجات LED الوسيطة المقابلة.

لنفترض أن المولد بمواصفات 220V / 50Hz ، يعني أن خفض سرعته سيؤدي إلى خفض الجهد المحدد وكذلك التردد ، والعكس صحيح.

في دائرة ELC الأولى المقترحة ، قمنا بتقليل 220 فولت إلى التيار المستمر المنخفض المطلوب عبر شبكة مقسم المقاوم ودبوس التغذية رقم 5 من IC بحيث تضيء أول 10 مصابيح LED (LED # 1 وبقية النقاط الزرقاء).

الآن يتم إرفاق دبابيس LED هذه (من LED # 2 إلى LED # 20) أيضًا بأحمال وهمية فردية عبر محركات mosfet الفردية ، بالإضافة إلى الحمل المحلي.

الأحمال المفيدة المحلية متصلة عبر مرحل على خرج LED # 1.

في الحالة المذكورة أعلاه ، فإنه يضمن أنه عند 220 فولت أثناء استخدام جميع الأحمال المحلية ، تضيء 9 أحمال وهمية إضافية أيضًا ، وتعوض لإنتاج 220 فولت عند 50 هرتز المطلوب.

لنفترض الآن أن سرعة المولد تميل إلى الارتفاع فوق علامة 220 فولت ، فهذا من شأنه أن يؤثر على الدبوس رقم 5 من IC والذي سيحول في المقابل مصابيح LED المميزة بنقاط حمراء (من LED # 11 وما فوق).

أثناء تشغيل مصابيح LED هذه ، تتم إضافة الأحمال الوهمية المقابلة إلى المعركة وبالتالي الضغط على سرعة المولد بحيث يتم استعادته إلى مواصفاته العادية ، حيث يحدث هذا ، يتم إيقاف تشغيل الأحمال الوهمية مرة أخرى في التسلسل الخلفي ، وهذا يستمر الضبط الذاتي بحيث لا تتجاوز سرعة المحرك المعدلات العادية.

بعد ذلك ، افترض أن سرعة المحرك تميل إلى الانخفاض بسبب انخفاض طاقة تدفق المياه ، ومصابيح LED المميزة باللون الأزرق تبدأ في الإغلاق بالتتابع (بدءًا من LED # 10 وما بعده) ، وهذا يقلل من الأحمال الوهمية وبالتالي يخفف المحرك من الحمل الزائد وبالتالي استعادة سرعته نحو النقطة الأصلية ، في هذه العملية ، تميل الأحمال إلى التبديل بين التشغيل / الإيقاف بالتتابع من أجل الحفاظ على السرعة الموصى بها لمحرك المولد.

يمكن تحديد الأحمال الوهمية حسب تفضيل المستخدم والمواصفات الشرطية. من المحتمل أن تكون الزيادة البالغة 200 واط على كل مخرج LED هي الأفضل.

يجب أن تكون الأحمال الوهمية ذات طبيعة مقاومة ، مثل المصابيح المتوهجة بقدرة 200 وات أو ملفات التسخين.

مخطط الرسم البياني

حلبة ELC باستخدام PWM

الخيار الثاني مثير للاهتمام إلى حد ما وأكثر بساطة. كما يتضح من الرسم البياني المعطى ، يتم استخدام 555 وحدة متكاملة كمولد PWM والذي يغير علامته / حصصه الفضائية استجابة لمستوى الجهد المتغير المقابل الذي يتم تغذيته عند الطرف رقم 5 من IC2.

يتم إرفاق الحمل الوهمي المحسوب جيدًا ذو القوة الكهربائية العالية بمرحلة وحدة تحكم mosfet عند الطرف رقم 3 من IC رقم 2.

كما نوقش في القسم أعلاه ، هنا أيضًا يتم تطبيق جهد تيار مستمر أقل للعينة يقابل 220 فولت عند الطرف رقم 5 من IC2 بحيث يتم ضبط إضاءة الأحمال الوهمية مع الأحمال المحلية للاحتفاظ بمخرج المولد ضمن نطاق 220 فولت.

افترض الآن أن سرعة دوران المولد نحو الجانب الأعلى ، ستخلق ارتفاعًا مكافئًا في الجهد عند الطرف رقم 5 من IC2 والذي بدوره سيؤدي إلى ارتفاع نسبة العلامات إلى mosfet ، مما يسمح له بإجراء المزيد من التيار للحمل .

مع زيادة تيار الحمل ، سيجد المحرك صعوبة في الدوران وبالتالي يستقر مرة أخرى إلى سرعته الأصلية.

يحدث العكس تمامًا عندما تميل السرعة إلى الانجراف نحو مستويات أقل ، عندما يضعف الحمل الوهمي من أجل رفع سرعة المحرك إلى مواصفاته العادية.

يستمر 'شد الحبل' المستمر حتى لا تنحرف سرعة المحرك كثيرًا عن المواصفات المطلوبة.

يمكن استخدام دوائر ELC المذكورة أعلاه مع جميع أنواع أنظمة ميكروهيدرو وأنظمة طاحونة مائية وأيضًا أنظمة طاحونة هوائية.

الآن دعونا نرى كيف يمكننا استخدام دائرة ELC مماثلة لتنظيم سرعة وتكرار وحدة مولد طاحونة هوائية. وقد طلب الفكرة السيد نيليش باتيل.

المواصفات الفنية

أنا معجب كبير بدوائرك الإلكترونية وهواياتك لإنشائها. أنا في الأساس من منطقة ريفية حيث تواجه مشكلة انقطاع التيار الكهربائي لمدة 15 ساعة كل عام

حتى لو ذهبت لشراء العاكس الذي لم يتم تحصيل رسوم منه أيضًا بسبب انقطاع التيار الكهربائي.

لقد قمت بإنشاء مولد طاحونة هوائية (بتكلفة رخيصة جدًا) من ذلك الذي سيدعم شحن بطارية 12 فولت.

لنفس أنا أتطلع لشراء وحدة تحكم توربينات شحن طاحونة الرياح مكلفة للغاية.

لذلك خططت لإنشاء تصميم خاص بنا إذا كان لديك تصميم مناسب منك

سعة المولد: 0 - 230 AC Volt

الإدخال 0-230 فولت تيار متردد (يختلف حسب سرعة الرياح)

الإخراج: 12 فولت تيار مستمر (زيادة كافية الحالية).

التعامل مع الحمولة الزائدة / التفريغ / الحمل الوهمي

هل يمكنك أن تقترحني أو تساعدني في تطويره والمكون المطلوب وثنائي الفينيل متعدد الكلور منك

قد أطلب العديد من نفس الدائرة مرة واحدة تنجح.

التصميم

يمكن تنفيذ التصميم المطلوب أعلاه ببساطة عن طريق استخدام محول تنحي ومنظم LM338 كما تمت مناقشته بالفعل في العديد من مشاركاتي السابقة.

تصميم الدائرة الموضح أدناه غير مناسب للطلب أعلاه ، ولكنه يعالج مشكلة معقدة للغاية في المواقف التي يتم فيها استخدام مولد طاحونة هوائية لتشغيل أحمال التيار المتردد المخصصة بمواصفات تردد 50 هرتز أو 60 هرتز.

كيف يعمل مركز اللغة الإنجليزية

جهاز التحكم في الحمل الإلكتروني هو جهاز يحرر أو يخنق سرعة محرك مولد الكهرباء المرتبط عن طريق ضبط تبديل مجموعة من الأحمال الوهمية أو التفريغ المتصلة بالتوازي مع الأحمال الفعلية القابلة للاستخدام.

تصبح العمليات المذكورة أعلاه ضرورية لأن المولد المعني قد يكون مدفوعًا بمصدر غير منتظم ومتنوع مثل تدفق المياه من جدول أو نهر أو شلال أو من خلال الرياح.

نظرًا لأن القوى المذكورة أعلاه يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على المعلمات المرتبطة التي تحكم أحجامها ، يمكن أيضًا إجبار المولد على زيادة أو تقليل سرعته وفقًا لذلك.

الزيادة في السرعة تعني زيادة في الجهد والتردد والتي بدورها يمكن أن تتعرض للأحمال المتصلة ، مما يسبب تأثيرات غير مرغوب فيها وتلف الأحمال.

إضافة أحمال التفريغ

من خلال إضافة أو خصم الأحمال الخارجية (أحمال التفريغ) عبر المولد ، يمكن مواجهة سرعته بفعالية مقابل طاقة المصدر القسري بحيث يتم الحفاظ على سرعة المولد تقريبًا إلى المستويات المحددة للتردد والجهد.

لقد ناقشت بالفعل دائرة تحكم إلكترونية بسيطة وفعالة في إحدى مشاركاتي السابقة ، والفكرة الحالية مستوحاة منها وهي مشابهة تمامًا لذلك التصميم.

يوضح الشكل أدناه كيف يمكن تكوين ELC المقترح.

قلب الدائرة هو IC LM3915 وهو في الأساس محرك نقطي / شريط LED يستخدم لعرض الاختلافات في إدخال الجهد التناظري المغذي من خلال إضاءات LED المتسلسلة.

تم هنا استغلال وظيفة IC المذكورة أعلاه لتنفيذ وظائف مركز التحكم في اللغة.

يتم تخفيض المولد 220 فولت أولاً إلى 12 فولت تيار مستمر من خلال محول تنحي ويستخدم لتشغيل الدائرة الإلكترونية التي تتكون من IC LM3915 والشبكة المرتبطة بها.

يتم تغذية هذا الجهد المعدل أيضًا إلى الطرف رقم 5 من IC وهو مدخل الاستشعار في IC.

توليد جهد استشعار متناسب

إذا افترضنا أن 12 فولت من المحول يتناسب مع 240 فولت من المولد ، فهذا يعني أنه إذا ارتفع جهد المولد إلى 250 فولت سيزيد 12 فولت من المحول بالتناسب إلى:

12 / س = 240/250

س = 12.5 فولت

وبالمثل ، إذا انخفض جهد المولد إلى 220 فولت ، فإن ذلك سيؤدي إلى انخفاض جهد المحول بشكل متناسب إلى:

12 / س = 240/220
س = 11 فولت

وهكذا.

توضح الحسابات أعلاه بوضوح أن عدد الدورات في الدقيقة والتردد والجهد للمولد خطي للغاية ومتناسب مع بعضها البعض.

في تصميم دائرة وحدة التحكم الإلكترونية المقترحة أدناه ، يتم ضبط الجهد المعدل الذي يتم تغذيته على الطرف رقم 5 من IC بحيث يتم تشغيل ثلاثة أحمال وهمية فقط مع تشغيل جميع الأحمال القابلة للاستخدام: المصباح رقم 1 والمصباح رقم 2 والمصباح رقم 3 يسمح للبقاء قيد التشغيل.

يصبح هذا إعدادًا يتم التحكم فيه بشكل معقول لوحدة التحكم في الحمل ، وبالطبع يمكن إعداد نطاق اختلافات الضبط وتعديله إلى مقادير مختلفة اعتمادًا على تفضيلات المستخدمين ومواصفاتهم.

يمكن القيام بذلك عن طريق الضبط العشوائي المحدد مسبقًا في الطرف رقم 5 من IC أو باستخدام مجموعات مختلفة من الأحمال عبر النواتج العشرة للدائرة المتكاملة.

إعداد مركز اللغة الإنجليزية

الآن مع الإعداد المذكور أعلاه ، لنفترض أن المولد يعمل عند 240 فولت / 50 هرتز مع تشغيل المصابيح الثلاثة الأولى في تسلسل IC ، وكذلك تشغيل جميع الأحمال الخارجية القابلة للاستخدام (الأجهزة).

في ظل هذه الحالة ، إذا تم إيقاف تشغيل عدد قليل من الأجهزة ، فسيؤدي ذلك إلى تخفيف المولد من بعض الحمل مما يؤدي إلى زيادة سرعته ، ومع ذلك فإن الزيادة في السرعة ستخلق أيضًا زيادة متناسبة في الجهد عند الطرف رقم 5 من IC.

سيؤدي ذلك إلى دفع IC إلى التبديل إلى وضع pinouts التالي بالترتيب ، وبالتالي قد يكون التبديل ON هو المصباح رقم 4،5،6 وما إلى ذلك حتى يتم اختناق سرعة المولد من أجل الحفاظ على السرعة والتردد المطلوبين.

على العكس من ذلك ، افترض إذا كانت سرعة المولد تميل إلى التباطؤ بسبب تدهور ظروف طاقة المصدر من شأنه أن يدفع IC لإيقاف تشغيل المصباح رقم 1،2،3 واحدًا تلو الآخر أو عددًا قليلاً منهم من أجل منع انخفاض الجهد إلى ما دون المجموعة ، المواصفات الصحيحة.

يتم إنهاء جميع الأحمال الوهمية بالتسلسل عبر مراحل ترانزستور المخزن المؤقت PNP ومراحل ترانزستور الطاقة NPN اللاحقة.

جميع ترانزستورات PNP هي 2N2907 بينما NPN هي TIP152 ، والتي يمكن استبدالها بـ N-mosfets مثل IRF840.

نظرًا لأن الأجهزة المذكورة أعلاه تعمل فقط مع التيار المباشر ، يتم تحويل خرج المولد بشكل مناسب إلى تيار مستمر عبر جسر الصمام الثنائي 10 أمبير للتبديل المطلوب.

يمكن أن تكون المصابيح 200 وات مصنفة أو 500 وات حسب رغبة المستخدم ومواصفات المولد.

مخطط الرسم البياني

لقد تعلمنا حتى الآن دائرة تحكم إلكترونية فعالة باستخدام مفهوم تبديل الحمل الوهمي المتعدد المتسلسل ، وهنا نناقش تصميمًا أبسط بكثير لنفسه باستخدام مفهوم باهتة التيرستورات وبحمولة واحدة.

ما هو مفتاح باهتة

جهاز التبديل باهتة هو شيء نعرفه جميعًا ويمكن أن نراه مثبتًا في منازلنا ومكاتبنا ومتاجرنا ومراكزنا التجارية وما إلى ذلك.

مفتاح باهتة هو جهاز إلكتروني يعمل بالتيار الكهربائي ويمكن استخدامه للتحكم في الحمل المرفق مثل الأضواء والمراوح ببساطة عن طريق تغيير مقاومة متغيرة مرتبطة تسمى وعاء.

يتم التحكم بشكل أساسي بواسطة التيرستورات الذي يُجبر على التبديل بتردد تأخير زمني مستحث بحيث يظل قيد التشغيل فقط خلال جزء صغير من دورات نصف التيار المتردد.

يتناسب تأخير التبديل هذا مع مقاومة الوعاء المعدلة ويتغير مع تنوع مقاومة الرهان.

وبالتالي إذا كانت مقاومة الوعاء منخفضة ، يُسمح للتيرستورات بالتشغيل لفترة زمنية أطول عبر دورات الطور مما يسمح بمرور تيار أكبر عبر الحمل ، وهذا بدوره يسمح للحمل بالتفعيل بمزيد من الطاقة.

على العكس من ذلك ، إذا تم تقليل مقاومة الوعاء ، فإن التيرستورات مقيد بالتناسب مع قسم أصغر بكثير من دورة الطور ، مما يجعل الحمل أضعف مع تنشيطه.

في دائرة التحكم في الحمل الإلكترونية المقترحة ، يتم تطبيق نفس المفهوم ، ولكن هنا يتم استبدال الوعاء بمقرن بصري مصنوع عن طريق إخفاء مجموعة LED / LDR داخل حاوية محكمة الغلق.

استخدام مفتاح باهتة مثل ELC

المفهوم بسيط جدًا في الواقع:

يتم تشغيل LED داخل البصريات بجهد منخفض نسبيًا مشتق من خرج المولد ، مما يعني أن سطوع LED يعتمد الآن على تغيرات الجهد للمولد.

يتم استبدال المقاومة المسؤولة عن التأثير على التوصيل الثلاثي بواسطة LDR داخل مجموعة البصريات ، مما يعني أن مستويات سطوع LED أصبحت الآن مسؤولة عن ضبط مستويات التوصيل التيرستوري.

مبدئيًا ، يتم تطبيق دائرة ELC بجهد من المولد يعمل بسرعة تزيد بنسبة 20٪ عن المعدل الصحيح المحدد.

يتم إرفاق حمولة وهمية محسوبة بشكل معقول في سلسلة مع ELC ، ويتم ضبط P1 بحيث يضيء الحمل الوهمي قليلاً ويضبط سرعة المولد والتردد إلى المستوى الصحيح وفقًا للمواصفات المطلوبة.

يتم تنفيذ ذلك مع جميع الأجهزة الخارجية في وضع التبديل ، والذي قد يكون مرتبطًا بطاقة المولد.

يقوم التنفيذ أعلاه بإعداد وحدة التحكم على النحو الأمثل لمعالجة أي تباين يتم إنشاؤه في سرعة المولد.

افترض الآن ، إذا تم إيقاف تشغيل بعض الأجهزة ، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض الضغط على المولد مما يجبره على الدوران بشكل أسرع وتوليد المزيد من الكهرباء.

ومع ذلك ، سيؤدي ذلك أيضًا إلى إجبار LED الموجود داخل البصريات على النمو بشكل أكثر سطوعًا ، مما يؤدي بدوره إلى تقليل مقاومة LDR ، مما يجبر التيرستورات على إجراء المزيد واستنزاف الجهد الزائد من خلال الحمل الوهمي بشكل متناسب.

يمكن رؤية الحمل الوهمي الذي من الواضح أنه مصباح متوهج يتوهج نسبيًا في هذه الحالة ، مما يؤدي إلى استنزاف الطاقة الإضافية الناتجة عن المولد واستعادة سرعة المولد إلى عدد الدورات في الدقيقة الأصلي.

مخطط الرسم البياني

قائمة الأجزاء للحمل الوهمي الفردي ، دائرة تحكم الحمل الإلكترونية

  • R1 = 15 ك ،
  • R2 = 330K
  • R3 = 33K
  • R4 = 47 كيلو 2 واط
  • R5 = 47 أوم
  • P1 = ضبط مسبق 100 كيلو 1 واط
  • C1 = 0.1 فائق التوهج / 1 كيلو فولت
  • C2 ، c3 = 0.047 فائق التوهج / 250 فولت
  • OPTO = تجميع مصباح LED أبيض عالي السطوع 5 مم ، و LDR مناسب
  • L1 = 100 مللي أمبير ، 20 أمبير محفز أساسي من الفريت
  • حمولة قاتلة = 2000 وات مصباح
  • DC = DIAC DB-3 كبير
  • TR1 = TRIAC BTA41 / 600



السابق: I / V Tracker Circuit لتطبيقات MPPT الشمسية التالي: نصائح الصيانة لبطارية حمض الرصاص