Cómo hacer un controlador para generador eólico de forma casera: estructura, principio de funcionamiento, esquema de montaje

La estructura mecánica del aerogenerador, en su forma pura, es solo una parte de una instalación eólica completa. Un sistema totalmente operativo, además de la estructura mecánica, cuenta con varios componentes electrónicos.

Así, por ejemplo, es imprescindible un controlador para aerogenerador, un dispositivo diseñado para estabilizar los parámetros de carga de la batería durante el funcionamiento del molino de viento.

Analicemos qué funciones cumple el dispositivo y presentemos esquemas de montaje del controlador de forma casera. Además, señalemos las características de funcionamiento y la conveniencia de comprar un módulo electrónico chino para el aerogenerador.

Aerogeneradores y controladores de carga de batería

Si se puede construir uno mismo el aerogenerador mecánico, ¿se puede también fabricar el controlador de forma casera?

Para tener una idea sobre los controladores de aerogeneradores y reproducir con éxito esta tecnología de forma casera, no está de más conocer información básica sobre estos dispositivos.

El controlador que sirve a las baterías está destinado principalmente a gestionar el proceso de carga de la batería. Esta es su función principal, pero condicionalmente debe dividirse en una serie de subfunciones.

Por ejemplo, una funcionalidad monitorea la corriente de carga y la corriente de autodescarga. Otra funcionalidad implementa acciones dirigidas a medir la temperatura y la presión. Una tercera se encarga de compensar la diferencia de flujos energéticos cuando, simultáneamente con el consumo de corriente por la carga, se realiza la carga de la batería.

Controlador de carga de batería para aerogenerador de baja potencia. El control de algunos parámetros del sistema se realiza a través de una pantalla LCD integrada en la construcción.

Los instrumentos de fabricación industrial están dotados de una funcionalidad completa. Pero no se puede decir lo mismo de las construcciones de aficionados. Los dispositivos realizados con las soluciones de circuito más simples en casa con sus propias manos son controladores alejados de los modelos perfectos.

No obstante, funcionan y de manera bastante productiva permiten utilizar diferentes tipos de aerogeneradores. Por lo general, en las construcciones caseras se implementa solo una función: protección contra sobretensión y contra descarga profunda.

Una de las numerosas variaciones de controladores para aerogeneradores hechos a mano. Estas construcciones se caracterizan por soluciones técnicas simples y la instalación más básica.

¿Por qué es obligatorio incorporar un controlador en el sistema del aerogenerador?

Porque en el modo de suministro de energía a la batería sin usar un controlador, se deben esperar consecuencias desagradables:

1. Degradación de la estructura de la batería debido a procesos químicos no controlados.
2. Aumento no controlado de la presión y la temperatura del electrolito.
3. Pérdida de las propiedades de recarga de la batería debido a una descarga prolongada existente.

El controlador de carga para el esquema de una instalación de aerogenerador se realiza generalmente como un módulo electrónico separado. Este módulo es extraíble y se desconecta rápidamente. Los instrumentos de fabricación industrial están equipados obligatoriamente con indicación de modos y estados, ya sea luminosa o transmitida visualmente a través de una pantalla.

En la práctica, se pueden aplicar dos tipos de dispositivos: los integrados directamente en la carcasa del generador eólico y los conectados a la batería acumuladora.

Soluciones de esquemas para montaje casero

Desde la aparición de los primeros aerogeneradores caseros, la cantidad de soluciones de circuitos para controladores ha aumentado múltiples veces. Muchos de los desarrollos de circuitos están lejos de ser perfectos, pero también hay opciones a las que se debe prestar atención.

Para uso doméstico, por supuesto, las más relevantes son las soluciones simples que requieren poca inversión financiera, eficaces y fiables.

Partiendo de estos requisitos, se puede comenzar con un controlador para generador eólico basado en relés reguladores de automóviles. En el circuito se pueden aplicar tanto relés con contacto de control negativo como relés con contacto de control positivo.

Esta opción atrae por la poca cantidad de componentes y el montaje más simple. Solo se necesitará un relé, un transistor de potencia (de efecto de campo), una resistencia.

Circuito del controlador dibujado por un electrónico aficionado por sí mismo. Aquí todo es simple y claro, sin palabras innecesarias. De hecho, como en la propia tecnicidad de la solución. Mínimo de componentes – máximo de ahorro (+).

El circuito se denomina «de balasto», ya que utiliza una carga adicional en forma de una bombilla incandescente común. Por lo tanto, la lista de componentes se incrementará con un elemento más: una lámpara.

Se utiliza una lámpara de automóvil (o varias lámparas) de 12 voltios dependiendo de la potencia del sistema. También en lugar de este elemento se puede aplicar una resistencia de carga de otro tipo: una resistencia de potencia, un calentador eléctrico, un ventilador, etc.

Funcionamiento del circuito «balasto» con negativo

La acción del relé regulador de automóvil está directamente relacionada con el nivel de carga de la batería acumuladora. Si el voltaje en los terminales de la batería supera los 14.2 voltios, el relé se activa y abre el circuito negativo del transistor de potencia.

A su vez, en el transistor se abre una unión que conecta la lámpara de incandescencia directa a la batería. Como resultado, la corriente de carga se descarga a través del filamento de la lámpara incandescente. Al disminuir el voltaje en los terminales de la batería, se produce el proceso inverso. Así se mantiene un nivel de voltaje estable de la batería.

Cómo funciona el circuito «balasto» con positivo

Una versión ligeramente modernizada del controlador de carga «de balasto» para aerogenerador es el segundo circuito con relé regulador de contacto de control positivo. Por ejemplo, son adecuados los relés de automóviles de la marca «VAZ».

La diferencia con el circuito anterior es el uso de un relé de estado sólido, por ejemplo, GTH6048ZA2 para corriente de 60A en lugar del transistor. Las ventajas son obvias: el circuito se ve aún más simple y, al mismo tiempo, tiene mayor fiabilidad y eficiencia.

Otra solución circuital muy simple para el montaje del controlador de carga de la batería del aerogenerador. La eficiencia y fiabilidad del circuito aumentan gracias al uso de un relé de estado sólido (+).

La característica de esta solución simple es la conexión directa a los terminales del acumulador del generador eólico. Los conductores del controlador de carga también están «conectados» directamente a los contactos del acumulador.

De hecho, ambas partes de este circuito no están conectadas entre sí. La tensión del aerogenerador se aplica a la batería constantemente. Cuando la tensión en los bornes de la batería alcanza el valor de 14.2 W, el relé de estado sólido conecta la carga para disipar la carga. Así, el dispositivo protege la batería de la sobrecarga.

Aquí, la carga de balasto puede ser no solo una lámpara incandescente. Es perfectamente posible conectar cualquier otro dispositivo diseñado para una corriente de hasta 60 A. Por ejemplo, un calentador eléctrico tubular.

Otra cosa importante en este circuito: la acción del relé de estado sólido se caracteriza por una amplitud que aumenta gradualmente. En esencia, se observa el efecto de un controlador PWM fabricado profesionalmente.

Versión más compleja del esquema del controlador

Si la variante anterior del diseño del controlador de carga de la batería solo se asemeja a un dispositivo PWM (modulación por ancho de pulso), aquí este principio se implementa de manera concreta.

Este circuito de controlador para un aerogenerador con generador trifásico presenta algunas complejidades, ya que implica el uso de circuitos integrados, en particular, amplificadores operacionales con transistores de efecto de campo en el conjunto TL084.

Sin embargo, en la placa de montaje todo no parece tan complicado como en la hoja de papel.

Solución circuital para el montaje casero del controlador, donde se utiliza el microcircuito TL084. El principio de funcionamiento también se basa en el uso de un relé para cambiar los modos, pero existe la posibilidad de ajustar los puntos de corte (+).

Al igual que en las soluciones anteriores, se utiliza un relé como elemento de conmutación para la carga de balasto. El relé está diseñado para funcionar con una batería de 12 voltios, pero si se desea, se puede elegir un modelo de 24 W.

La resistencia de balasto está hecha como una resistencia de potencia (bobinado de nicromo sobre cerámica). Para ajustar el rango de tensión de trabajo (11.5-18 W), en el circuito se utilizan resistencias variables, incluidas en el circuito de control del conjunto microelectrónico TL084.

Dicho controlador de carga de la batería del aerogenerador funciona de la siguiente manera. La corriente trifásica obtenida del aerogenerador se rectifica mediante diodos de potencia.

A la salida del puente de diodos se genera una tensión continua, que se aplica a la entrada del circuito a través de los contactos del relé, un diodo adicional, la batería y luego al estabilizador interno (78L08) y a la entrada del conjunto TL084.

El momento de conmutación del disparador a uno de los estados está determinado por los valores de las resistencias variables (Low V y High V) de los umbrales inferior y superior de tensión.

Mientras en los terminales de la batería haya un voltaje que no exceda los 14.2 voltios (que cumpla con el valor de configuración R High V), se realiza la carga. Tan pronto como los valores cambien hacia un aumento, el amplificador operacional TL084 envía una señal a la base del transistor que controla el relé.

Un producto hecho por usted mismo siguiendo el esquema con el microcircuito TL084. Todo es extremadamente simple, incluso en lugar de una placa de circuito impreso de calidad se eligió una placa para montaje superficial. Estos detalles siempre alegran las construcciones caseras.

Se produce la activación del relé, el circuito de alimentación se interrumpe y se cierra sobre una resistencia de balasto. La descarga a través del balasto continúa hasta que la batería se descarga cerca del valor de configuración del potenciómetro Low V.

Tan pronto como se alcanza este valor, el segundo amplificador operacional TL084 conmuta el circuito al estado inverso. Así funciona el controlador.

Alternativa electrónica china

Fabricar un controlador de aerogenerador por usted mismo es algo prestigioso. Pero teniendo en cuenta la velocidad del desarrollo de las tecnologías electrónicas, a menudo el sentido del montaje independiente pierde relevancia. Además, la mayoría de los esquemas ofrecidos ya están moralmente obsoletos.

Resulta más barato comprar un producto ya hecho, fabricado profesionalmente, con alta calidad de montaje, con componentes electrónicos modernos. Por ejemplo, se puede comprar un dispositivo adecuado a un precio razonable en Aliexpress.

La variedad de ofertas en el sitio chino es impresionante. Los controladores para aerogeneradores de diferentes niveles de potencia se venden a partir de 10 €. Si partimos de esa cantidad, en cuanto a montar el aparato por usted mismo, claramente no vale la pena.

Por ejemplo, entre las ofertas del portal chino hay un modelo para un aerogenerador de 600 vatios. Un dispositivo con un costo de 10.70 €, adecuado para trabajar con baterías de 12/24 voltios, con una corriente de trabajo de hasta 30 A.

Un controlador de carga bastante decente, diseñado para un aerogenerador de 600 vatios, en versión china. Este dispositivo se puede pedir desde China y recibir por correo en aproximadamente un mes y medio.

La carcasa de controlador de alta calidad para todo clima, de dimensiones 100x90 mm, está equipada con un potente disipador de calor. El diseño de la carcasa corresponde al grado de protección IP67. Rango de temperatura exterior de –35 a +75 °C. En la carcasa hay indicación luminosa de los modos de estado del aerogenerador.

Cabe preguntarse, qué sentido tiene perder tiempo y esfuerzo en montar una construcción sencilla por usted mismo, si existe la posibilidad real de comprar algo similar y técnicamente serio?

Y si este modelo no es suficiente, los chinos tienen opciones realmente «impresionantes». Así, entre las nuevas llegadas se destacó un modelo de 2 kW de potencia para un voltaje de trabajo de 96 voltios.

Producto chino de la lista del nuevo lote. Asegura el control de carga de las baterías, funcionando en conjunto con un aerogenerador de 2 kW. Acepta en la entrada un voltaje de hasta 96 voltios.

Es cierto que el costo de este controlador es ya cinco veces más caro que el desarrollo anterior. Pero nuevamente, si se comparan los costos de fabricar algo similar por sí mismo, la compra parece una solución racional.

Lo único que preocupa de los productos chinos es que tienden a dejar de funcionar repentinamente en los momentos más inoportunos. Por lo tanto, el dispositivo comprado a menudo requiere ajustes, naturalmente, por sí mismo. Pero esto es mucho más fácil y sencillo que fabricar un controlador de carga para aerogenerador desde cero.

Para los aficionados a las manualidades, en nuestro sitio web hay una serie de artículos dedicados a la fabricación de aerogeneradores:

1. Generador eólico a partir de un alternador de automóvil: técnica de montaje y análisis de errores
2. Cómo construir las palas de un generador eólico de forma casera: ejemplos de fabricación autónoma de palas para aerogenerador
3. Generador eólico casero a partir de una lavadora: instrucciones de montaje del aerogenerador
4. Cómo realizar el cálculo de un generador eólico: fórmulas + ejemplo práctico de cálculo

Conclusiones y video útil sobre el tema

El deseo de fabricar equipos para uso doméstico por sí mismo a veces es más fuerte que una solución más simple: la compra de un dispositivo económico. Mire en el video qué resultó de esto:

Al evaluar las perspectivas de fabricar electrónica por sus propios medios, independientemente de su propósito, uno se enfrenta a la idea de que la era de los «hacedores» está terminando.

El mercado está saturado de dispositivos electrónicos listos y componentes modulares prácticamente para cada producto doméstico. A los aficionados a la electrónica ahora les queda una única tarea: dedicarse al ensamblaje de kits caseros.

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