Circuito Controlador de Carga Eletrônica (ELC)

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A postagem explica um controlador de carga eletrônico simples ou circuito regulador que regula e controla automaticamente a velocidade de rotação de um sistema de gerador hidroelétrico adicionando ou deduzindo uma série de cargas simuladas. O procedimento garante uma tensão estabilizada e saída de frequência para o usuário. A ideia foi solicitada pelo Sr. Aponso

Especificações técnicas:

Obrigado pela resposta e estive fora do país por duas semanas. Obrigado pela informação e o circuito do cronômetro está funcionando muito bem agora.
Caso II, preciso de um controlador de carga eletrônico (ELC) Minha usina hidrelétrica é de 5 kw monofásica 220 V e 50 Hz e preciso controlar o excesso de energia usando ELC. Por favor, forneça um circuito confiável para minhas necessidades
De novo



O design

Se você é uma daquelas pessoas de sorte que tem um riacho, riacho de rio ou até mesmo uma pequena queda d'água ativa perto de seu quintal, pode muito bem pensar em convertê-la em eletricidade gratuita simplesmente instalando um mini gerador hidrelétrico no caminho do fluxo de água e acesso à eletricidade gratuito para toda a vida.

No entanto, o principal problema com tais sistemas é a velocidade do gerador, que afeta diretamente suas especificações de tensão e frequência.



Aqui, a velocidade de rotação do gerador depende de dois fatores, a potência do fluxo de água e a carga conectada ao gerador. Se algum desses se alterar, a velocidade do gerador também se altera, causando uma diminuição ou aumento equivalente em sua tensão e frequência de saída.

Como todos sabemos que para muitos aparelhos como geladeiras, ACs, motores, furadeiras, etc., a tensão e a frequência podem ser cruciais e podem estar diretamente relacionadas à sua eficiência, portanto, qualquer alteração nesses parâmetros não pode ser tomada de ânimo leve.

Para lidar com a situação acima, de forma que a tensão e a frequência sejam mantidas dentro dos limites toleráveis, um ELC ou controlador de carga eletrônico é normalmente empregado em todos os sistemas hidrelétricos.

Uma vez que controlar o fluxo de água não pode ser uma opção viável, controlar a carga de forma calculada torna-se a única saída para o problema discutido acima.

Na verdade, isso é bastante simples, trata-se de empregar um circuito que monitora a tensão do gerador e liga ou desliga algumas cargas falsas que, por sua vez, controlam e compensam o aumento ou diminuição na velocidade do gerador.

Dois circuitos simples de controlador eletrônico de carga (ELC) são discutidos abaixo (projetados por mim), que podem ser facilmente construídos em casa e usados ​​para a regulamentação proposta de qualquer mini usina hidrelétrica. Vamos aprender suas operações com os seguintes pontos:

Circuito ELC usando IC LM3915

O primeiro circuito que usa um par de CIs LM3914 ou LM3915 em cascata são basicamente configurados como um circuito acionador detector de tensão de 20 etapas.

Uma entrada de 0 a 2,5 V DC variando em seu pino # 5 produz uma resposta sequencial equivalente nas 20 saídas dos dois ICs, começando do LED # 1 ao LED # 20, ou seja, a 0,125 V, o primeiro LED acende. enquanto quando a entrada atinge 2,5 V, o vigésimo LED acende (todos os LEDs acendem).

Qualquer coisa entre resulta na alternância das saídas de LED intermediárias correspondentes.

Vamos supor que o gerador esteja com especificações de 220V / 50Hz, o que significa que a redução de sua velocidade resultaria na redução da tensão especificada, bem como da frequência, e vice-versa.

No primeiro circuito ELC proposto, reduzimos os 220 V para o baixo potencial DC necessário por meio de uma rede divisora ​​de resistor e alimentamos o pino 5 do IC de modo que os primeiros 10 LEDs (LED nº 1 e o restante dos pontos azuis) acendam.

Agora, essas pinagens de LED (do LED # 2 ao LED # 20) também estão conectadas com cargas fictícias individuais por meio de drivers mosfet individuais, além da carga doméstica.

As cargas úteis domésticas são conectadas por meio de um relé na saída do LED # 1.

Na condição acima, ele garante que em 220 V enquanto todas as cargas domésticas estão em uso, 9 cargas falsas adicionais também iluminam e compensam para produzir os 220 V a 50 Hz necessários.

Agora, suponha que a velocidade do gerador tenda a aumentar acima da marca de 220 V, isso influenciaria o pino 5 do IC, que alternaria os LEDs marcados com pontos vermelhos (do LED 11 em diante).

À medida que esses LEDs são LIGADOS, as cargas fictícias correspondentes são adicionadas à briga, comprimindo assim a velocidade do gerador de forma que ele seja restaurado às especificações normais, conforme isso acontece, as cargas fictícias são novamente desligadas na sequência anterior, isso continua autoajustável de forma que a velocidade do motor nunca exceda as classificações normais.

Em seguida, suponha que a velocidade do motor tende a diminuir devido à menor potência do fluxo de água, os LEDs marcados com azul começam a desligar sequencialmente (começando do LED # 10 e para baixo), isso reduz as cargas fictícias e, por sua vez, alivia o motor do excesso de carga restaurando sua velocidade em direção ao ponto original, no processo as cargas tendem a ligar / desligar sequencialmente a fim de manter a velocidade exata recomendada do motor do gerador.

As cargas fictícias podem ser selecionadas de acordo com a preferência do usuário e especificações condicionais. Um incremento de 200 watts em cada saída de LED provavelmente seria mais favorável.

As cargas fictícias devem ser de natureza resistiva, como lâmpadas incandescentes de 200 watts ou bobinas de aquecimento.

Diagrama de circuito

Circuito ELC usando PWM

A segunda opção é bastante interessante e ainda mais simples. Como pode ser visto no diagrama dado, um par de 555 ICs são usados ​​como um gerador PWM que altera sua marca / proporção de espaço em resposta ao nível de tensão correspondentemente variável alimentado no pino # 5 do IC2.

Uma carga simulada de alta potência bem calculada é anexada a um único estágio de controlador de mosfet no pino # 3 do IC # 2.

Conforme discutido na seção acima, aqui também uma tensão DC de amostra inferior correspondente a 220 V é aplicada no pino # 5 de IC2, de modo que as iluminações de cargas fictícias se ajustem às cargas domésticas para manter a saída do gerador dentro da faixa de 220 V.

Agora, suponha que a velocidade de rotação do gerador desvie para o lado superior, criaria um aumento equivalente no potencial no pino # 5 de IC2 que por sua vez daria origem a uma relação de marcação mais alta para o mosfet, permitindo que conduza mais corrente para a carga .

Com o aumento da corrente de carga, o motor teria mais dificuldade para girar, voltando à velocidade original.

Exatamente o oposto acontece quando a velocidade tende a se desviar para níveis mais baixos, quando a carga fictícia é enfraquecida a fim de puxar a velocidade do motor para suas especificações normais.

Um constante 'cabo de guerra' continua para que a velocidade do motor nunca mude muito de suas especificações exigidas.

Os circuitos ELC acima podem ser usados ​​com todos os tipos de sistemas microhidro, sistemas de moinhos de água e também sistemas de moinhos de vento.

Agora vamos ver como podemos empregar um circuito ELC semelhante para regular a velocidade e a frequência de uma unidade geradora de moinho de vento. A ideia foi solicitada pelo Sr. Nilesh Patil.

Especificações técnicas

Eu sou grande fã de seus circuitos eletrônicos e passatempo para criá-lo. Basicamente, sou da área rural, onde o problema de corte de energia por 15 horas que enfrentamos todos os anos

Mesmo se eu for comprar um inversor que também não será carregado devido a uma falha de energia.

Eu criei um gerador eólico (com um custo muito barato) que suportará carregar bateria de 12 v.

Pelo mesmo estou procurando comprar um controlador de turbina eólica que é muito caro.

Portanto, planejamos criar o nosso próprio se tiver um design adequado de você

Capacidade do gerador: 0 - 230 AC Volt

entrada 0 - 230 v AC (varia dependendo da velocidade do vento)

saída: 12 V DC (corrente de reforço suficiente).

Sobrecarga / descarga / manuseio de carga fictícia

Você pode sugerir ou me ajudar a desenvolvê-lo e os componentes necessários e PCB de você

I May exigiu muitos mesmo circuito, uma vez bem-sucedida.

O design

O projeto solicitado acima pode ser implementado simplesmente usando um transformador abaixador e um regulador LM338, conforme já discutido em muitos de meus posts anteriores.

O projeto do circuito explicado abaixo não é relevante para a solicitação acima, ao invés disso, trata de uma questão muito complexa em situações onde um gerador eólico é usado para operar cargas CA atribuídas com especificações de frequência de 50 Hz ou 60 Hz da rede elétrica.

Como funciona um ELC

Um controlador de carga eletrônico é um dispositivo que libera ou sufoca a velocidade de um motor gerador de eletricidade associado, ajustando a comutação de um grupo de cargas fictícias ou de despejo conectadas em paralelo com as cargas utilizáveis ​​reais.

As operações acima se tornam necessárias porque o gerador em questão pode ser movido por uma fonte irregular e variável, como água fluindo de um riacho, rio, cachoeira ou através do vento.

Uma vez que as forças acima podem variar significativamente dependendo dos parâmetros associados que governam suas magnitudes, o gerador também pode ser forçado a aumentar ou diminuir sua velocidade de acordo.

Um aumento na velocidade significaria um aumento na tensão e na frequência que por sua vez poderia estar sujeita às cargas conectadas, causando efeitos indesejáveis ​​e danos às cargas.

Adicionando Dump Loads

Ao adicionar ou deduzir cargas externas (cargas de despejo) em todo o gerador, sua velocidade poderia ser efetivamente contrariada contra a fonte de energia forçada, de modo que a velocidade do gerador seja mantida aproximadamente aos níveis especificados de frequência e tensão.

Eu já discuti um circuito controlador de carga eletrônico simples e eficaz em um de meus posts anteriores, a ideia atual é inspirada nele e é bastante semelhante a esse projeto.

A figura abaixo mostra como o ELC proposto pode ser configurado.

O coração do circuito é o IC LM3915 que é basicamente um driver de LED de ponto / barra usado para exibir variações na entrada de tensão analógica alimentada por meio de iluminações de LED sequenciais.

A função acima do IC foi explorada aqui para implementar as funções ELC.

O gerador 220 V é primeiro reduzido para 12 V CC por meio de um transformador redutor e é usado para alimentar o circuito eletrônico que consiste no IC LM3915 e na rede associada.

Esta tensão retificada também é fornecida ao pino 5 do IC, que é a entrada de detecção do IC.

Gerando tensões de detecção proporcionais

Se assumirmos que os 12 V do transformador são proporcionais aos 240 V do gerador, implica que se a tensão do gerador subir para 250 V aumentaria os 12 V do transformador proporcionalmente a:

12 / x = 240/250

x = 12,5 V

Da mesma forma, se a tensão do gerador cair para 220 V, cairia proporcionalmente a tensão do transformador para:

12 / x = 240/220
x = 11V

e assim por diante.

Os cálculos acima mostram claramente que o RPM, frequência e tensão do gerador são extremamente lineares e proporcionais entre si.

No projeto do circuito controlador de carga eletrônico proposto abaixo, a tensão retificada alimentada ao pino # 5 do IC é ajustada de modo que, com todas as cargas utilizáveis ​​LIGADAS, apenas três cargas fictícias: lâmpada # 1, lâmpada # 2 e lâmpada # 3 são pode permanecer ligado.

Isso se torna uma configuração razoavelmente controlada para o controlador de carga, é claro que a faixa de variações de ajuste pode ser configurada e ajustada para diferentes magnitudes, dependendo das preferências e especificações do usuário.

Isso pode ser feito ajustando aleatoriamente o preset fornecido no pino # 5 do IC ou usando diferentes conjuntos de cargas nas 10 saídas do IC.

Configurando o ELC

Agora, com a configuração mencionada acima, vamos supor que o gerador esteja funcionando a 240V / 50Hz com as três primeiras lâmpadas na sequência de IC LIGADAS, e também todas as cargas externas utilizáveis ​​(aparelhos) LIGADAS.

Nessa situação, se alguns dos aparelhos forem desligados, o gerador será aliviado de alguma carga, resultando em um aumento em sua velocidade; no entanto, o aumento na velocidade também criaria um aumento proporcional na tensão no pino 5 do IC.

Isso fará com que o IC ligue suas pinagens subsequentes na ordem, assim, ligando pode ser a lâmpada # 4,5,6 e assim por diante até que a velocidade do gerador seja sufocada para sustentar a velocidade e frequência designadas desejadas.

Por outro lado, suponha que se a velocidade do gerador tende a diminuir devido às condições de degradação da fonte de energia, levaria o IC a desligar a lâmpada # 1,2,3 um por um ou alguns deles, a fim de evitar que a tensão caia abaixo do conjunto , especificações corretas.

As cargas fictícias são todas terminadas sequencialmente por meio dos estágios do transistor de buffer PNP e dos estágios subsequentes do transistor de potência NPN.

Todos os transistores PNP são 2N2907 enquanto os NPN são TIP152, que podem ser substituídos por N-mosfets como IRF840.

Uma vez que os dispositivos mencionados acima funcionam apenas com CC, a saída do gerador é adequadamente convertida para CC através da ponte de diodo de 10 amp para a comutação necessária.

As lâmpadas podem ser de 200 watts, 500 watts ou conforme a preferência do usuário e as especificações do gerador.

Diagrama de circuito

Até agora, aprendemos um circuito controlador de carga eletrônico eficaz usando um conceito de switcher de carga simulada múltipla sequencial, aqui discutimos um projeto muito mais simples do mesmo usando um conceito de dimmer triac e com uma única carga.

O que é um interruptor Dimmer

Um dispositivo de interruptor dimmer é algo com o qual todos estamos familiarizados e podemos vê-lo instalado em nossas casas, escritórios, lojas, shoppings, etc.

Um interruptor dimmer é um dispositivo eletrônico operado pela rede elétrica que pode ser usado para controlar uma carga anexada, como luzes e ventiladores, simplesmente variando uma resistência variável associada chamada de potenciômetro.

O controle é basicamente feito por um triac que é forçado a alternar com uma frequência de atraso de tempo induzida de modo que permaneça LIGADO apenas durante uma fração dos semiciclos AC.

Este atraso de comutação é proporcional à resistência do potenciômetro ajustada e muda conforme a resistência do potenciômetro varia.

Assim, se a resistência do potenciômetro for reduzida, o triac pode conduzir por um intervalo de tempo mais longo entre os ciclos de fase, o que permite que mais corrente passe pela carga e, por sua vez, permite que a carga seja ativada com mais potência.

Por outro lado, se a resistência do potenciômetro é reduzida, o triac fica restrito a conduzir proporcionalmente por uma seção muito menor do ciclo de fase, tornando a carga mais fraca com sua ativação.

No circuito controlador de carga eletrônico proposto, o mesmo conceito é aplicado, porém aqui o potenciômetro é substituído por um optoacoplador feito ocultando um conjunto LED / LDR dentro de um invólucro selado à prova de luz.

Usando Dimmer Switch como ELC

O conceito é bem simples:

O LED dentro do opto é acionado por uma queda de tensão proporcional derivada da saída do gerador, o que significa que o brilho do LED agora depende das variações de tensão do gerador.

A resistência responsável por influenciar a condução do triac é substituída pelo LDR dentro do opto-assembly, fazendo com que os níveis de brilho do LED passem a ser responsáveis ​​por ajustar os níveis de condução do triac.

Inicialmente, o circuito ELC é aplicado com uma tensão do gerador funcionando a uma velocidade 20% maior do que sua taxa correta especificada.

Uma carga fictícia razoavelmente calculada é anexada em série com o ELC, e P1 é ajustado de forma que a carga fictícia ilumine levemente e ajusta a velocidade e frequência do gerador para o nível correto de acordo com as especificações exigidas.

Isto é executado com todos os aparelhos externos na posição LIGADO, que podem estar associados à potência do gerador.

A implementação acima configura o controlador de forma ideal para lidar com qualquer discrepância criada na velocidade do gerador.

Agora, suponha que se alguns dos aparelhos fossem desligados, isso criaria uma pressão baixa no gerador, forçando-o a girar mais rápido e gerar mais eletricidade.

No entanto, isso também forçaria o LED dentro do opto a ficar proporcionalmente mais brilhante, o que, por sua vez, diminuiria a resistência LDR, forçando o triac a conduzir mais e drenar o excesso de tensão através da carga fictícia proporcionalmente.

A carga fictícia que é obviamente uma lâmpada incandescente pode ser vista brilhando relativamente mais forte nesta situação, drenando a energia extra gerada pelo gerador e restaurando a velocidade do gerador para seu RPM original.

Diagrama de circuito

Lista de peças para a carga fictícia única, circuito controlador de carga eletrônico

  • R1 = 15K,
  • R2 = 330K
  • R3 = 33K
  • R4 = 47K 2 WATT
  • R5 = 47 OHMS
  • P1 = 100K 1 PREDEFINIÇÃO DE WATT
  • C1 = 0,1uF / 1KV
  • C2, c3 = 0,047uF / 250V
  • OPTO = MONTAGEM DE LED BRANCO ALTO BRILHO 5 MM E UM LDR ADEQUADO
  • L1 = 100mH, 20 AMP FERRITE CORE INDUCTOR
  • DUMMY LOAD = 2000 WATT LAMP
  • DC = DIAC DB-3 BIG
  • TR1 = TRIAC BTA41 / 600



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