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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Potente estabilizador de tensión para aerogeneradores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Habiendo leído el artículo "Estabilización de la tensión de red en zonas rurales" de la RA 4/2002, decidí dar una descripción de mi versión del estabilizador, que desde hace unos tres años, junto con un aerogenerador, me proporciona electricidad. casi todo el año. También se puede utilizar para estabilizar el voltaje en una red convencional. Durante la construcción de un aerogenerador basado en un motor eléctrico asíncrono con rotor en jaula de ardilla, surgió la necesidad de un potente estabilizador de tensión trifásico con una potencia superior a 2 kW. El voltaje en el generador "saltó" con vientos fuertes hasta 500 V, y con vientos débiles cayó a 100 V. Como resultado, se desarrollaron y probaron varios tipos de estabilizadores de diferentes diseños y complejidad. El diseño de un estabilizador monofásico con una potencia de 2 kW resultó ser el funcionamiento más simple y confiable, pero con modificaciones menores se puede convertir en uno trifásico para casi cualquier potencia (¡hasta 32 kW! ). La principal ventaja del estabilizador es alta potencia, alta eficiencia, costo relativamente bajo, amplia gama de voltajes ajustables. Las desventajas incluyen una inercia bastante grande, lo que hace que sea imposible compensar los cambios rápidos de voltaje. Esta desventaja se elimina fácilmente mediante el diseño del propio generador eólico. El principio de funcionamiento del estabilizador se basa en cambiar el número de vueltas de un transformador ajustable (LATR) utilizando un dispositivo electromecánico de seguimiento, cuyo diagrama de bloques se muestra en la Fig.1.
La tensión del generador o de la red se alimenta a un autotransformador regulable, cuya corredera es movida por un motor eléctrico de tornillo sinfín. El voltaje se elimina del autotransformador para alimentar la carga, la fuente de alimentación del dispositivo, así como el rectificador del dispositivo de seguimiento (dispositivo de control CU). Después de procesar el voltaje de entrada, se da una señal para encender/apagar los interruptores electromagnéticos que controlan el funcionamiento del motor eléctrico. En este caso, los indicadores muestran el valor de la tensión de salida. La fuente de alimentación proporciona al dispositivo las tensiones de alimentación necesarias: para indicadores, llaves eléctricas y un motor +18 V para un dispositivo de control +5 V. El diagrama del circuito eléctrico del estabilizador se muestra en la Fig.2.
Especificaciones del estabilizador:
El voltaje alterno a través de los interruptores de límite SQ1, SQ2 se suministra al autotransformador T1. Desde el motor del autotransformador, se retira el voltaje para alimentar la carga, el transformador de alimentación y el puente de diodos V1-V4. Desde el puente de diodos, el voltaje rectificado se suministra al divisor R1-R4. Si el voltaje en la salida del autotransformador está dentro de 210 ... 230 V, entonces el transistor V9 está cerrado y el transistor V7 está abierto, y hay un registro "1.2" en las salidas de los elementos DD1.5 y DD0, los transistores V10 y V11 están cerrados, los relés K1 y K2 están desenergizados, el motor M1 está desenergizado y la lámpara indicadora HL1 "Norma" está encendida. En este estado, el dispositivo está en modo de espera hasta que la tensión en el autotransformador supere los límites establecidos. Cuando el voltaje supera los 230 V, el diodo zener V8 y el transistor V9 se abren, aparece un registro "10" en el pin 1.5 del elemento DD1 y abre el transistor V11. El relé K2 se activa, con sus contactos K2.1 apaga la lámpara HL1 y con sus contactos K2.2 enciende la lámpara HL2 "Muchos". Los contactos K2.3 encienden el motor M1, que mueve el control deslizante del autotransformador hasta que el voltaje en el control deslizante sea inferior a 230 V. En este caso, el voltaje en el diodo zener V8 es menor que el voltaje de estabilización, los transistores V9 y V11 se cierra, el relé se desactiva, la lámpara HL2 se apaga y HL1 se enciende. Los contactos K2.3 cambiarán a la posición inicial y el devanado del inducido se cortocircuitará, como resultado de lo cual la corredera se frenará rápidamente. Si el voltaje es inferior a 210 V, el diodo zener V5 cerrará el transistor V7, aparecerá un nivel alto en el pin 4 del elemento DD1.2, que abrirá el transistor V10 y encenderá el relé K1. En este caso, la lámpara HL1 se apagará y la lámpara "Pequeña" HL3 se encenderá. Los contactos K1.3 encenderán el motor M1 y aumentarán el voltaje en el autotransformador hasta que se abra el diodo zener V5. Después de eso, el transistor V7 se abre y V10 se cierra. El relé K1 se desactivará, la lámpara HL2 se apagará y HL1 se encenderá. Los contactos K1.3 cambiarán y el motor M1 se desacelerará rápidamente. Si el voltaje en el generador aumenta o disminuye considerablemente (300 y 100 V, respectivamente), el control deslizante presionará el interruptor de límite SQ1 (a un voltaje de 300 V) o SQ2 (a un voltaje de 100 V) y el suministro de voltaje se detendrá por completo, mientras que la bomba HL4 quemará "Nutrición accidental". Es posible eliminar el accidente solo después de que se elimine la causa del accidente y la carga se desconecte por completo presionando el botón SB5 "Reinicio de accidente" durante 1 segundos. Y solo después de que el voltaje en el estabilizador esté completamente establecido, puede encender la carga. Los elementos R10, C2 y R11, C5 son necesarios para eliminar la "influencia" del motor y el relé durante sobretensiones breves. Usando los botones SB2 y SB3, puede controlar el estabilizador manualmente, solo que en este caso necesita cambiar el interruptor de palanca SB4 a la posición "Control manual". La fuente de alimentación está construida de acuerdo con el esquema estándar y no necesita explicación. Lo único que debe aclararse es el papel del diodo V16. Realiza la función de un filtro, es decir. reduce la influencia del relé y del motor en el funcionamiento del dispositivo de control. Detalles. En el estabilizador se pueden utilizar resistencias MLT, OMLT con una potencia de 0,25 W. Resistencias R1, R2 tipo MLT con una potencia de 2 vatios. Cualquier diodo V1-V4, V12-V15 para un voltaje de funcionamiento de al menos 400 V y una corriente inversa de 1 A. El relé TKE54PD1 con un devanado de 24 V, un motor eléctrico con un engranaje helicoidal fue tomado de un parabrisas GAZ-53 limpiaparabrisas. Cualquier transformador T2 con una tensión de salida de 18 V y una potencia de 120 vatios. Chip K155LN1 o K133LN1. Transistores V7-V9 tipos KT315V, KT312B, KT3102; V10, V11 tipos KT815A, KT817A. Finales de carrera D701. Botones SB1-SB3 cualquiera con retorno automático. Interruptor de palanca SB4 tipo MT1, MT2. Recortadora de resistencias tipo SP3-1B. Condensadores C1, C5, C7 tipos K21-8, KLS, etc., C2-C3 tipo K10-7V; C4 tipo K50-3, K50-3V para tensión 50 V; C6 tipo K50-18, K50-24 con una capacidad de 8000 μFCh50 V. Lámparas incandescentes KN24-90, KHL4. Lámpara de neón tipo IN1, IN2 o cualquier otra. Para hacer un autotransformador, debe tomar acero del estator de un motor eléctrico asíncrono de 3 kilovatios y envolverlo con dos o tres capas de tela barnizada. Luego, enrolle apretadamente bobina a bobina con alambre de cobre aislado con un diámetro de 1,5 mm. El extremo restante del cable está bien aislado y pegado al transformador con pegamento Moment o BF2. Despegue desde el último tercio de los giros. En la parte superior del transformador, donde se moverá el control deslizante, use papel de lija para quitar una capa de barniz. A continuación, rellene toda la estructura con laca nitro, excepto, por supuesto, la zona limpia, y deje que el barniz se seque por completo. Mientras se seca el transformador, corte la base y la cubierta de getinaks o plexiglás un poco más grandes que el diámetro del transformador. Haga un agujero en el centro de la cubierta e instale el motor con la caja de cambios. Deslice el control deslizante en el eje de la caja de cambios a través del tubo aislante. El control deslizante en sí se tomó del tipo LATR POSN-2-220-82, solo se tuvo que alargar un poco la correa. Ahora coloque el transformador en la base, coloque la cubierta encima y sujete todo con pernos. Inserte el transformador en el centro y refuércelo en los lados con insertos de goma. Monte los interruptores de límite en la cubierta superior para que el control deslizante los accione. SQ1 debe instalarse al final del devanado, SQ2, al final del primer tercio del devanado. Tenga mucho cuidado cuando limpie el lugar de la correa para no provocar un cortocircuito en las bobinas. Es necesario limpiar solo desde la parte superior del cable, luego soplar el transformador con aire comprimido a una presión de 3 ... 3,5 kgf / cm2. ¡El autotransformador está listo! Como se mencionó anteriormente, el transformador debe enrollarse con un cable de la marca PEV1 o PEL apretadamente bobinado a bobinado a lo largo del diámetro interior, y debe colocarse afuera con un paso uniforme en una capa. Ajustamiento. En primer lugar, verifique la calidad de la instalación y la corrección de todas las conexiones. Retire los fusibles de los soportes, pegue un voltímetro a la salida de la carga y encienda el autotransformador en una red estándar de 220 V. Cuando está correctamente ensamblado, el transformador funciona de manera silenciosa, casi silenciosa. Girando el inducido del motor, ajuste la tensión en el voltímetro a 220 V. Desconecte el estabilizador de la red y sustituya los fusibles. Mueva el interruptor de palanca "Manual/Auto" a la posición "Manual". Coloque el control deslizante de la resistencia R2 en la posición inferior de acuerdo con el diagrama y R4 en la posición superior. Conecte la fuente de alimentación y use los botones SB2 y SB3 para configurar el voltaje a 250 V usando el voltímetro. Mueva el interruptor de palanca SВ4 a la posición "Automático" y girando la perilla R2, logre la operación del dispositivo en el límite superior. Cambie SB4 nuevamente a la posición "Manual" y configure el voltaje de salida a 210 V usando el voltímetro. Configure SB4 a la posición "Automático" y use el trimmer R4 para hacer que el dispositivo funcione en el límite inferior. Ahora puede verificar el rendimiento del estabilizador para el propósito previsto. Conecte una lámpara de 1 kW a los terminales de "Carga", y el estabilizador debería "responder" a la carga moviendo el control deslizante a otra posición. Ahora, al encender y apagar rápidamente la lámpara repetidamente, asegúrese de que el motor no se "contraiga", de lo contrario, seleccione los condensadores C2 y C3 con mayor precisión. Mueva el interruptor de palanca a la posición "Manual" y ajuste el voltaje a 100 V con un voltímetro. Lleve el interruptor de límite SQ1 hasta que se dispare y refuerce. Presione los botones SB1 y SB5 simultáneamente y ajuste el voltaje a 300 V. Mueva el final de carrera SQ2 hasta que se dispare y fíjelo en esta posición. Presione los botones SB1 y SB2, ajuste el voltaje a 220 V con el voltímetro y gire el interruptor de palanca a la posición "Automático". ¡El dispositivo está completamente listo para funcionar! Se puede conectar a un generador. Al ajustar y ajustar el dispositivo, tenga cuidado y cuidado, porque. ¡Los elementos del circuito están bajo voltaje que amenaza la vida! Después de ajustar y ajustar el estabilizador, instálelo en una caja de dimensiones adecuadas. Muestre las luces indicadoras insertadas en los ojos en el panel frontal. HL1 verde, HL2 y HL3 amarillo, HL4 rojo. Los botones SB1-SB3 y el interruptor de palanca SB4 también deben llevarse al panel frontal. Instale la placa con las piezas instaladas (montadas montadas y fabricadas con cable PEV1 con un diámetro de 0,1 ... 0,2 mm) en la pared lateral con los reguladores hacia afuera. Recomiendo llevar el generador y las abrazaderas de conexión de carga a las paredes laterales. El gabinete, la turbina eólica y el generador deben estar conectados a tierra. La resistencia de puesta a tierra no debe ser superior a 2 ohmios. Lista de articulos:
Seleccione el relé de acuerdo con la corriente mínima de funcionamiento. El transformador debe tener 418 vueltas extraídas de 280 vueltas, contando desde abajo. Se necesitan unos 210 metros de cable para hacerlo. Literatura:
Autor: V. V. Chirká
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