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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Poderoso estabilizador de tensão para turbinas eólicas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Depois de ler o artigo “Estabilização da tensão da rede em áreas rurais” no RA 4/2002, resolvi descrever a minha versão do estabilizador, que há cerca de três anos, fielmente, junto com um gerador eólico, me fornece eletricidade quase todos durante todo o ano. Também pode ser usado para estabilizar a tensão em uma rede regular. Ao construir um gerador eólico baseado em um motor elétrico assíncrono com rotor em gaiola de esquilo, surgiu a necessidade de um potente estabilizador de tensão trifásico com potência superior a 2 kW. A tensão no gerador “saltou” com ventos fortes para 500 V e com ventos fracos caiu para 100 V. Como resultado, vários tipos de estabilizadores de diferentes designs e complexidades foram desenvolvidos e testados. O projeto de um estabilizador monofásico com potência de 2 kW revelou-se o mais simples e confiável em operação, mas com pequenas modificações pode ser convertido em trifásico para quase qualquer potência (até 32 kW! ). A principal vantagem do estabilizador é alta potência, alta eficiência, custo relativamente baixo e uma ampla faixa de tensões ajustáveis. As desvantagens incluem uma inércia bastante grande, o que torna impossível compensar mudanças rápidas de tensão. Esta desvantagem é facilmente eliminada pelo próprio projeto do gerador eólico. O princípio de funcionamento do estabilizador baseia-se na alteração do número de voltas de um transformador ajustável (LATR) por meio de um dispositivo eletromecânico de rastreamento, cujo diagrama de blocos é mostrado na Fig.
A tensão do gerador ou rede é fornecida a um autotransformador ajustável, cujo controle deslizante é movido por um motor elétrico com engrenagem helicoidal. A tensão é removida do autotransformador para alimentar a carga, a fonte de alimentação do dispositivo, bem como para o retificador do dispositivo de rastreamento (dispositivo de controle da unidade de controle). Após o processamento da tensão de entrada, é enviado um sinal para ligar/desligar as chaves eletromagnéticas que controlam o funcionamento do motor elétrico. Neste caso, os indicadores mostram a tensão de saída. A fonte de alimentação fornece ao dispositivo as tensões de alimentação necessárias: para indicadores, chaves elétricas e um motor de +18 V para dispositivos de controle de +5 V. O diagrama do circuito elétrico do estabilizador é mostrado na Fig.2.
Especificações do estabilizador:
A tensão alternada é fornecida ao autotransformador T1 através das chaves fim de curso SQ2, SQ1. A tensão é removida do motor do autotransformador para alimentar a carga, o transformador da fonte de alimentação e a ponte de diodos V1-V4. Da ponte de diodos, a tensão retificada é fornecida ao divisor R1-R4. Se a tensão na saída do autotransformador estiver entre 210...230 V, então o transistor V9 está fechado e o transistor V7 está aberto e há um log "1.2" nas saídas dos elementos DD1.5 e DD0, os transistores V10 e V11 estão fechados, os relés K1 e K2 estão desenergizados, o motor M1 está desenergizado e a luz indicadora “Normal” do HL1 está acesa. Neste estado, o dispositivo fica em modo standby até que a tensão no autotransformador ultrapasse os limites estabelecidos. Quando a tensão sobe acima de 230 V, o diodo zener V8 e o transistor V9 abrem, uma lógica “10” aparece no pino 1.5 do elemento DD1 e o transistor V11 abre. O relé K2 é acionado, com seus contatos K2.1 apaga a lâmpada HL1, e com os contatos K2.2 acende a lâmpada HL2 “Much”. Os contatos K2.3 ligam o motor M1, que move o controle deslizante do autotransformador até que a tensão no controle deslizante se torne inferior a 230 V. Neste caso, a tensão no diodo zener V8 se tornará menor que a tensão de estabilização, transistores V9 e V11 fechará, o relé será desenergizado, a lâmpada HL2 apagará e HL1 acenderá. Os contatos K2.3 mudarão para sua posição original e o enrolamento da armadura entrará em curto-circuito, resultando em uma frenagem rápida do controle deslizante. Se a tensão cair abaixo de 210 V, o diodo zener V5 fechará o transistor V7, um nível alto aparecerá no pino 4 do elemento DD1.2, que abrirá o transistor V10 e ligará o relé K1. Ao mesmo tempo, a lâmpada HL1 apagará e a lâmpada HL3 “Low” acenderá. Os contatos K1.3 ligarão o motor elétrico M1 e aumentarão a tensão no autotransformador até que o diodo zener V5 abra. Depois disso, o transistor V7 abrirá e V10 fechará. O relé K1 será desenergizado, a lâmpada HL2 apagará e HL1 acenderá. Os contatos K1.3 serão comutados e o motor M1 freará rapidamente. Se a tensão no gerador aumentar ou diminuir significativamente (300 e 100 V, respectivamente), o controle deslizante pressionará a chave limitadora SQ1 (a uma tensão de 300 V) ou SQ2 (a uma tensão de 100 V) e a fonte de tensão irá parar completamente e a bomba de “alarme” HL4 acenderá os alimentos". O alarme pode ser eliminado somente após a causa do alarme ter sido eliminada e a carga ter sido completamente desligada pressionando o botão SB5 “Alarm Reset” por 1 segundos. E somente depois que a tensão no estabilizador estiver completamente estabelecida, você poderá ligar a carga. Os elementos R10, C2 e R11, C5 são necessários para eliminar a “influência” do motor e do relé durante curtos surtos de tensão. Você pode usar os botões SB2 e SB3 para controlar o estabilizador manualmente, somente neste caso você precisa mudar a chave seletora SB4 para a posição “Controle manual”. A fonte de alimentação é construída de acordo com um projeto padrão e não necessita de explicação. A única coisa que precisa ser esclarecida é a função do diodo V16. Ele desempenha a função de um filtro, ou seja, reduz a influência do relé e do motor na operação do dispositivo de controle. Detalhes. O estabilizador pode usar resistências MLT, OMLT com potência de 0,25 W. Resistores R1, R2 tipo MLT com potência de 2 W. Quaisquer diodos V1-V4, V12-V15 para uma tensão de operação de pelo menos 400 V e uma corrente reversa de 1 A. Relé TKE54PD1 com enrolamento de 24 V, motor elétrico com engrenagem helicoidal retirado do limpador de para-brisa de um GAZ- 53 carro. O transformador T2 é qualquer um com tensão de saída de 18 V e potência de 120 W. Chip K155LN1 ou K133LN1. Transistores V7-V9 tipos KT315V, KT312B, KT3102; V10, V11 tipos KT815A, KT817A. Interruptores de limite D701. Quaisquer botões SB1-SB3 com retorno automático. Chave seletora SB4 tipo MT1, MT2. Resistores trimmer tipo SP3-1B. Capacitores C1, C5, C7 tipos K21-8, KLS, etc., C2-C3 tipo K10-7V; C4 tipo K50-3, K50-3V para tensão 50 V; C6 tipo K50-18, K50-24 com capacidade de 8000 μFCh50 V. Lâmpadas incandescentes KN24-90, KHL4. Lâmpada neon tipo IN1, IN2 ou qualquer outra. Para fazer um autotransformador, é preciso tirar o aço do estator de um motor elétrico assíncrono de 3 quilowatts e envolvê-lo com duas ou três camadas de tecido envernizado. Em seguida, enrole firmemente um fio de cobre isolado com um diâmetro de 1,5 mm, volta por volta. A extremidade restante do fio é bem isolada e colada ao transformador com cola Moment ou BF2. Faça um toque no último terço das voltas. Na parte superior do transformador, por onde o controle deslizante se moverá, remova a camada de verniz com uma lixa. Em seguida, preencha toda a estrutura com verniz nitro, exceto, claro, a área limpa, e deixe o verniz secar completamente. Enquanto o transformador seca, recorte a base e a tampa em getinax ou plexiglass um pouco maior que o diâmetro do transformador. Faça um furo no centro da tampa e instale o motor com caixa de câmbio. Coloque o controle deslizante no eixo da caixa de engrenagens através do tubo isolante. O controle deslizante em si foi retirado de um LATR tipo POSN-2-220-82, apenas a guia teve que ser alongada um pouco. Agora coloque o transformador na base, coloque a tampa por cima e fixe tudo com alfinetes. Insira o transformador no centro e reforce-o nas laterais com inserções de borracha. Instale os interruptores de limite na tampa superior para que o controle deslizante os ative. SQ1 deve ser instalado bem no final do enrolamento, SQ2 - no final do primeiro terço do enrolamento. Tenha muito cuidado ao limpar a área da guia para não encurtar as curvas. Basta descascar os fios por cima e depois soprar o transformador com ar comprimido sob pressão de 3...3,5 kgf/cm2. O autotransformador está pronto! Conforme mencionado acima, o transformador deve ser enrolado com fio PEV1 ou PEL firmemente girado ao longo do diâmetro interno e colocado na parte externa com passos uniformes em uma camada. Configurar. Em primeiro lugar, verifique a qualidade da instalação e a correcção de todas as ligações. Retire os fusíveis dos suportes, cole um voltímetro na saída da carga e conecte o autotransformador a uma rede padrão de 220 V. Quando montado corretamente, o transformador funciona silenciosamente, quase silenciosamente. Gire o motor pela armadura, ajuste a tensão para 220 V usando um voltímetro, desconecte o estabilizador da rede e substitua os fusíveis. Mova a chave seletora “Manual/Automático” para a posição “Manual”. Defina o resistor R2 para a posição inferior de acordo com o diagrama e R4 para a posição superior. Conecte a alimentação e use os botões SB2 e SB3 para definir a tensão para 250 V usando o voltímetro. Mova a chave seletora SB4 para a posição “Automático” e gire o botão R2 até que o dispositivo opere no limite superior. Mude o SB4 novamente para a posição “Manual” e use um voltímetro para definir a tensão de saída para 210 V. Mude o SB4 para a posição “Automático” e use o trimmer R4 para garantir que o dispositivo opera no limite inferior. Agora você pode verificar o desempenho do estabilizador para a finalidade pretendida. Conecte uma lâmpada de 1 kW aos terminais “Carga” e o estabilizador deverá “responder” à carga movendo o controle deslizante para outra posição. Agora, ligando e desligando repetidamente e rapidamente a lâmpada, certifique-se de que o motor não “se contorce”, caso contrário, selecione com mais precisão os capacitores C2 e C3. Mova a chave seletora para a posição “Manual” e use o voltímetro para definir a tensão para 100 V. Mova a chave limitadora SQ1 até que ela funcione e fixe-a. Pressione os botões SB1 e SB5 simultaneamente e ajuste a tensão para 300 V. Mova a chave fim de curso SQ2 até que ela funcione e fixe-a nesta posição. Pressione os botões SB1 e SB2, ajuste a tensão para 220 V usando o voltímetro e mova a chave seletora para a posição “Automático”. O dispositivo está totalmente pronto para uso! Pode ser conectado a um gerador. Ao ajustar e configurar o aparelho, tenha cuidado e atenção, pois... os elementos do circuito estão sob tensão perigosa para a vida humana! Após montar e ajustar o estabilizador, instale-o em uma caixa de dimensões adequadas. Lâmpadas indicadoras do display inseridas nos olhos do painel frontal. HL1 é verde, HL2 e HL3 são amarelos, HL4 é vermelho. Os botões SB1-SB3 e a chave seletora SB4 também devem ser exibidos no painel frontal. Instale a placa com as peças instaladas (montadas na parede e confeccionadas com fio PEV1 com diâmetro de 0,1...0,2 mm) na parede lateral com os reguladores voltados para fora. Recomendo conectar o gerador e os terminais de carga nas paredes laterais. O gabinete, a turbina eólica e o gerador devem ser aterrados. A resistência de aterramento não deve ser superior a 2 ohms. Item da lista:
Selecione o relé de acordo com a corrente mínima de operação. O transformador deve ter 418 voltas com derivação de 280 voltas, contando de baixo para cima. Sua produção necessita de aproximadamente 210 metros de fio. Literatura:
Autor: V. V. Chirka
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