Puissant stabilisateur de tension pour éolienne. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Après avoir lu l'article "Stabilisation de la tension du secteur dans les zones rurales" dans RA 4/2002, j'ai décidé de donner une description de ma version du stabilisateur, qui depuis environ trois ans, avec une éolienne, me fournit de l'électricité presque toute l'année. Il peut également être utilisé pour stabiliser la tension dans un réseau conventionnel.

Lors de la construction d'une éolienne basée sur un moteur électrique asynchrone à rotor à cage d'écureuil, le besoin s'est fait sentir d'un puissant stabilisateur de tension triphasé d'une puissance supérieure à 2 kW. La tension sur le générateur "a sauté" dans des vents forts jusqu'à 500 V, et dans des vents faibles, elle est tombée à 100 V. En conséquence, plusieurs types de stabilisateurs de conceptions et de complexité différentes ont été développés et testés. La conception d'un stabilisateur monophasé d'une puissance de 2 kW s'est avérée être la plus simple et la plus fiable en fonctionnement, mais avec des modifications mineures, il peut être converti en un stabilisateur triphasé pour presque toutes les puissances (jusqu'à 32 kW ! ).

Le principal avantage du stabilisateur est une puissance élevée, un rendement élevé, un coût relativement faible, une large gamme de tensions réglables. Les inconvénients comprennent une inertie assez importante, ce qui rend impossible la compensation des variations rapides de tension. Cet inconvénient est facilement éliminé par la conception de l'éolienne elle-même.

Le principe de fonctionnement du stabilisateur est basé sur la modification du nombre de tours d'un transformateur réglable (LATR) à l'aide d'un dispositif électromécanique de suivi, dont le schéma fonctionnel est illustré à la Fig.1.

(cliquez pour agrandir)

La tension du générateur ou du réseau est fournie à un autotransformateur réglable, dont le curseur est déplacé par un moteur électrique à vis sans fin. La tension est retirée de l'autotransformateur pour alimenter la charge, l'alimentation de l'appareil, ainsi que le redresseur du dispositif de suivi (dispositif de contrôle CU). Après traitement de la tension entrante, un signal est donné pour allumer / éteindre les interrupteurs électromagnétiques qui contrôlent le fonctionnement du moteur électrique. Dans ce cas, les indicateurs indiquent la valeur de la tension de sortie.

Le bloc d'alimentation fournit à l'appareil les tensions d'alimentation nécessaires : pour les clignotants, les clés électriques et un moteur +18 V pour un appareil de commande +5 V.

Le schéma électrique du stabilisateur est illustré à la Fig.2.

Spécifications du stabilisateur :

• Puissance de sortie maximale ....... 2000W
• Tension de stabilisation ....... 220 V
• Plage de tension d'entrée.......100...300 V
• Plage de tension de sortie.......210...230 V
• Le temps de réglage de la tension à la sortie du stabilisateur lorsque la tension d'entrée change de 10 V ....... 0,2 ... 0,4 s
• Efficacité ...... 96%

La tension alternative à travers les interrupteurs de fin de course SQ1, SQ2 est fournie à l'autotransformateur T1. Du moteur de l'autotransformateur, la tension est retirée pour alimenter la charge, le transformateur d'alimentation et le pont de diodes V1-V4. A partir du pont de diodes, la tension redressée est fournie au diviseur R1-R4. Si la tension à la sortie de l'autotransformateur est comprise entre 210 ... 230 V, alors le transistor V9 est fermé et le transistor V7 est ouvert, et il y a un journal "1.2" aux sorties des éléments DD1.5 et DD0, les transistors V10 et V11 sont fermés, les relais K1 et K2 sont désexcités, le moteur M1 est désexcité et le voyant HL1 "Norm" est allumé. Dans cet état, l'appareil est en mode veille jusqu'à ce que la tension sur l'autotransformateur dépasse les limites définies. Lorsque la tension dépasse 230 V, la diode Zener V8 et le transistor V9 s'ouvrent, un log "10" apparaît sur la broche 1.5 de l'élément DD1 et ouvre le transistor V11. Le relais K2 est activé, avec ses contacts K2.1 il éteint la lampe HL1, et avec ses contacts K2.2 il allume la lampe HL2 "Many".

Les contacts K2.3 allument le moteur M1, qui déplace le curseur de l'autotransformateur jusqu'à ce que la tension sur le curseur devienne inférieure à 230 V. Dans ce cas, la tension à la diode zener V8 devient inférieure à la tension de stabilisation, les transistors V9 et V11 se ferme, le relais se désexcite, la lampe HL2 s'éteint et HL1 s'allume. Les contacts K2.3 passeront en position initiale et l'enroulement d'induit sera court-circuité, ce qui freinera rapidement le curseur. Si la tension devient inférieure à 210 V, la diode zener V5 fermera le transistor V7, un niveau haut apparaîtra sur la broche 4 de l'élément DD1.2, ce qui ouvrira le transistor V10 et allumera le relais K1. Dans ce cas, la lampe HL1 s'éteindra et la lampe HL3 "Little" s'allumera. Les contacts K1.3 allumeront le moteur M1 et augmenteront la tension sur l'autotransformateur jusqu'à ce que la diode Zener V5 s'ouvre. Après cela, le transistor V7 s'ouvre et V10 se ferme. Le relais K1 se désexcitera, la lampe HL2 s'éteindra et HL1 s'allumera. Les contacts K1.3 commuteront et le moteur M1 décélérera rapidement.

Si la tension sur le générateur augmente ou diminue considérablement (300 et 100 V, respectivement), le curseur appuie sur l'interrupteur de fin de course SQ1 (à une tension de 300 V) ou SQ2 (à une tension de 100 V) et l'alimentation en tension s'arrêtera complètement, tandis que la pompe HL4 brûlera "Nutrition accidentelle". Il est possible d'éliminer l'accident uniquement après que la cause de l'accident est éliminée et que la charge est complètement déconnectée en appuyant sur le bouton SB5 "Accident reset" pendant 1 secondes. Et seulement après que la tension sur le stabilisateur est complètement établie, vous pouvez allumer la charge. Les éléments R10, C2 et R11, C5 sont nécessaires pour éliminer "l'influence" du moteur et du relais lors de courtes surtensions.

À l'aide des boutons SB2 et SB3, vous pouvez contrôler le stabilisateur manuellement. Dans ce cas, vous devez basculer l'interrupteur à bascule SB4 sur la position "Contrôle manuel". L'alimentation est construite selon le schéma standard et ne nécessite aucune explication. La seule chose qui doit être clarifiée est le rôle de la diode V16. Il remplit la fonction de filtre, c'est-à-dire réduit l'influence du relais et du moteur sur le fonctionnement de l'appareil de commande.

Détails. Dans le stabilisateur, vous pouvez utiliser des résistances MLT, OMLT d'une puissance de 0,25 W. Résistances R1, R2 type MLT d'une puissance de 2 watts. Toutes les diodes V1-V4, V12-V15 pour une tension de fonctionnement d'au moins 400 V et un courant inverse de 1 A. Le relais TKE54PD1 avec un enroulement 24 V, un moteur électrique à vis sans fin a été prélevé sur un pare-brise GAZ-53 essuie-glace. Tout transformateur T2 avec une tension de sortie de 18 V et une puissance de 120 watts.

Puce K155LN1 ou K133LN1. Transistors V7-V9 types KT315V, KT312B, KT3102 ; Types V10, V11 KT815A, KT817A. Interrupteurs de fin de course D701. Boutons SB1-SB3 quelconques avec retour automatique. Interrupteur à bascule SB4 type MT1, MT2. Résistance trimmer type SP3-1B. Condensateurs C1, C5, C7 types K21-8, KLS, etc., C2-C3 type K10-7V ; Type C4 K50-3, K50-3V pour tension 50 V ; C6 type K50-18, K50-24 avec une capacité de 8000 μFCh50 V. Lampes à incandescence KN24-90, KHL4. Lampe néon de type IN1, IN2 ou autre.

Pour fabriquer un autotransformateur, vous devez prendre de l'acier du stator d'un moteur électrique asynchrone de 3 kilowatts et l'envelopper de deux ou trois couches de tissu verni. Ensuite, enroulez étroitement bobine à bobine du fil de cuivre isolé d'un diamètre de 1,5 mm. L'extrémité restante du fil est bien isolée et collée au transformateur avec de la colle Moment ou BF2. Décollage dans le dernier tiers des virages. En haut du transformateur, là où le curseur se déplacera, utilisez du papier de verre pour enlever une couche de vernis. Remplissez ensuite toute la structure avec de la laque nitro, à l'exception bien sûr de la zone nettoyée, et laissez sécher complètement le vernis. Pendant que le transformateur sèche, découpez la base et le couvercle dans des getinaks ou du plexiglas légèrement plus grands que le diamètre du transformateur. Faites un trou au centre du couvercle et installez le moteur avec la boîte de vitesses. Faites glisser le curseur sur l'arbre de la boîte de vitesses à travers le tube isolant. Le curseur lui-même a été repris du type LATR POSN-2-220-82, seule la laisse a dû être légèrement allongée.

Maintenant, placez le transformateur sur la base, placez le couvercle sur le dessus et fixez le tout avec des goujons. Insérez le transformateur au centre et renforcez-le sur les côtés avec des inserts en caoutchouc. Montez les interrupteurs de fin de course sur le capot supérieur de manière à ce que le curseur les actionne. SQ1 doit être installé à la toute fin de l'enroulement, SQ2 - à la fin du premier tiers de l'enroulement. Soyez extrêmement prudent lorsque vous nettoyez l'emplacement de la laisse afin de ne pas court-circuiter les bobines. Il est nécessaire de nettoyer uniquement par le haut du fil, puis de souffler le transformateur avec de l'air comprimé à une pression de 3 ... 3,5 kgf / cm2. L'autotransformateur est prêt ! Comme mentionné ci-dessus, le transformateur doit être enroulé avec un fil de la marque PEV1 ou PEL étroitement bobine à bobine le long du diamètre intérieur, et posé à l'extérieur avec un pas uniforme en une couche.

Ajustement. Tout d'abord, vérifiez la qualité de l'installation et l'exactitude de toutes les connexions. Retirez les fusibles des supports, collez un voltmètre sur la sortie de charge et allumez l'autotransformateur dans un réseau standard de 220 V. Lorsqu'il est correctement assemblé, le transformateur fonctionne silencieusement, presque silencieusement.

En faisant tourner l'induit du moteur, réglez la tension sur le voltmètre à 220 V. Débranchez le stabilisateur du secteur et remplacez les fusibles. Déplacez l'interrupteur à bascule "Manuel/Auto" sur la position "Manuel". Réglez le curseur de la résistance R2 sur la position inférieure selon le schéma et R4 sur la position supérieure. Branchez l'alimentation et utilisez les boutons SB2 et SB3 pour régler la tension à 250 V à l'aide du voltmètre.

Déplacez l'interrupteur à bascule SВ4 en position "Automatique" et en tournant le bouton R2, réalisez le fonctionnement de l'appareil à la limite supérieure. Remettez SB4 en position "Manuel" et réglez la tension de sortie à 210 V à l'aide du voltmètre. Réglez SB4 en position "Automatique" et utilisez le potentiomètre R4 pour faire fonctionner l'appareil à la limite inférieure. Vous pouvez maintenant vérifier les performances du stabilisateur pour l'usage auquel il est destiné. Connectez une lampe de 1 kW aux bornes "Load", et le stabilisateur devrait "répondre" à la charge en déplaçant le curseur vers une autre position. Maintenant, en allumant et éteignant rapidement la lampe à plusieurs reprises, assurez-vous que le moteur ne "se contracte pas", sinon, sélectionnez les condensateurs C2 et C3 avec plus de précision.

Mettre la bascule en position "Manuel" et régler la tension à 100 V à l'aide d'un voltmètre. Amener le fin de course SQ1 jusqu'au déclenchement et le renforcer. Appuyez simultanément sur les boutons SB1 et SB5 et réglez la tension sur 300 V. Déplacez le fin de course SQ2 jusqu'au déclenchement et fixez-le dans cette position. Appuyez sur les boutons SB1 et SB2, réglez la tension sur 220 V à l'aide du voltmètre et tournez l'interrupteur à bascule sur la position "Automatique". L'appareil est complètement prêt à fonctionner! Peut être connecté à un groupe électrogène.

Lors du réglage et du réglage de l'appareil, soyez prudent et prudent, car. les éléments du circuit sont sous une tension potentiellement mortelle ! Après avoir réglé et ajusté le stabilisateur, installez-le dans une boîte de dimensions appropriées. Afficher les voyants insérés dans les yeux du panneau avant. HL1 vert, HL2 et HL3 jaune, HL4 rouge. Les boutons SB1-SB3 et l'interrupteur à bascule SB4 doivent également être placés sur le panneau avant. Installez la carte avec les pièces installées (montées montées et fabriquées avec du fil PEV1 d'un diamètre de 0,1 ... 0,2 mm) sur la paroi latérale avec les régulateurs vers l'extérieur. Je recommande d'amener le générateur et les pinces de connexion de charge sur les parois latérales.

L'armoire, l'éolienne et le générateur doivent être mis à la terre. La résistance de mise à la terre ne doit pas dépasser 2 ohms.

Liste des articles:

Sélectionnez le relais en fonction du courant de fonctionnement minimum.

Le transformateur doit avoir 418 tours pris sur 280 tours, en partant du bas. Il faut environ 210 mètres de fil pour le fabriquer.

Littérature

1. Drobnitsa N.A. Automatisation à la maison. - K. : Technique, 1984.
2. Tereshchuk R.M., Tereshchuk KM, Sedov S.A. Dispositifs récepteurs-amplificateurs à semi-conducteurs. - K.: Naukova Dumka, 1987.
3. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Manuel d'un radioamateur à ondes courtes. - K. : Technique, 1984.
4. Zyzyuk A.G. Stabilisation de la tension du secteur dans les zones rurales//Radioamator. - 3. N° 2002. - P.12.

Auteur : V. V. Chirka

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