ELC (Electronic Load Controller) 회로

이 게시물은 더미 부하의 배열을 추가하거나 공제하여 수력 발전기 시스템의 회전 속도를 자동으로 조절하고 제어하는 ​​간단한 전자 부하 컨트롤러 또는 거버너 회로를 설명합니다. 이 절차는 사용자에게 안정된 전압 및 주파수 출력을 보장합니다. 아이디어는 Aponso 씨가 요청했습니다.

기술 사양:

답장을 보내 주셔서 감사합니다. 저는 2 주 동안 해외에있었습니다. 정보에 감사 드리며 타이머 회로가 이제 매우 잘 작동합니다.
사례 II, 전자 부하 컨트롤러 (ELC)가 필요합니다. 제 수력 발전소는 5kw 단상 220V 및 50Hz이고 ELC를 사용하여 초과 전력을 제어해야합니다. 내 요구 사항에 맞는 안정적인 회로를 제공하십시오.
다시

디자인

당신이 자유롭게 흐르는 개울, 하천 또는 뒷마당 근처에 활동적인 작은 물이 떨어지는 운 좋은 사람들 중 한 명이라면, 당신은 단순히 작은 수력 발전기를 설치하여 무료 전기로 변환하는 것을 아주 잘 생각할 수 있습니다. 물의 흐름과 평생 무료 전기를 이용할 수 있습니다.

그러나 이러한 시스템의 주요 문제는 전압 및 주파수 사양에 직접적인 영향을 미치는 발전기의 속도입니다.

여기서 발전기의 회전 속도는 물 흐름의 힘과 발전기와 연결된 부하의 두 가지 요소에 따라 달라집니다. 이 중 하나라도 변경되면 발전기의 속도도 변경되어 출력 전압 및 주파수가 동등하게 감소하거나 증가합니다.

우리 모두는 냉장고, AC, 모터, 드릴 머신 등과 같은 많은 가전 제품에 대해 전압 및 주파수가 중요 할 수 있으며 효율성과 직접 관련 될 수 있다는 것을 알고 있으므로 이러한 매개 변수의 변경은 가볍게 받아 들일 수 없습니다.

전압과 주파수가 모두 허용 한계 내에서 유지되도록 위의 상황을 해결하기 위해 ELC 또는 전자 부하 컨트롤러는 일반적으로 모든 수력 발전 시스템에 사용됩니다.

물 흐름을 제어하는 ​​것은 실행 가능한 옵션이 아니기 때문에 계산 된 방식으로 부하를 제어하는 ​​것이 위에서 논의한 문제를 해결하는 유일한 방법이됩니다.

이것은 실제로 다소 간단합니다. 발전기의 전압을 모니터링하고 발전기 속도의 증가 또는 감소를 차례로 제어하고 보상하는 몇 가지 더미 부하를 켜거나 끄는 회로를 사용하는 것입니다.

가정에서 쉽게 구축 할 수 있고 모든 미니 수력 발전소의 제안 된 규제에 사용할 수있는 두 개의 간단한 ELC (전자 부하 컨트롤러) 회로가 아래에서 설명됩니다 (제가 설계). 다음과 같은 점으로 그들의 작업을 배우자 :

IC LM3915를 사용하는 ELC 회로

두 개의 계단식 LM3914 또는 LM3915 IC를 사용하는 첫 번째 회로는 기본적으로 20 단계 전압 검출기 드라이버 회로로 구성됩니다.

핀 # 5에서 0 ~ 2.5V DC 입력이 다양하면 두 IC의 20 개 출력에서 ​​LED # 1부터 LED # 20까지 (0.125V에서 첫 번째 LED가 켜짐을 의미) 등가의 순차적 응답을 생성합니다. 입력이 2.5V에 도달하면 20 번째 LED가 켜집니다 (모든 LED가 켜짐).

그 사이에 어떤 것이 든 해당하는 중간 LED 출력이 토글됩니다.

발전기가 220V / 50Hz 사양이라고 가정 해 봅시다. 즉, 속도를 낮추면 지정된 전압과 주파수가 낮아지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

제안 된 첫 번째 ELC 회로에서 우리는 저항 분배기 네트워크를 통해 220V를 필요한 저 전위 DC로 낮추고 IC의 핀 # 5를 공급하여 처음 10 개의 LED (LED # 1 및 나머지 파란색 점)가 단지 조명되도록합니다.

이제 이러한 LED 핀아웃 (LED # 2에서 LED # 20까지)은 가정용 부하 외에도 개별 MOSFET 드라이버를 통해 개별 더미 부하와 함께 연결됩니다.

국내 유용한 부하는 LED # 1 출력의 릴레이를 통해 연결됩니다.

위의 조건에서 모든 국내 부하가 사용되는 동안 220V에서 9 개의 추가 더미 부하도 켜지고 필요한 220V @ 50Hz를 생성하도록 보상합니다.

이제 발전기의 속도가 220V 표시 이상으로 상승하는 경향이 있다고 가정하면 이는 IC의 5 번 핀에 영향을 미치며 이에 따라 빨간색 점으로 표시된 LED (LED # 11 이상)를 전환합니다.

이 LED가 켜지면 해당 더미 부하가 마모에 추가되어 발전기의 속도를 압축하여 정상 사양으로 복원됩니다.이 경우 더미 부하가 역순으로 다시 꺼집니다. 모터의 속도가 정상 정격을 초과하지 않도록자가 조정.

다음으로, 낮은 수류 전력으로 인해 모터 속도가 감소하는 경향이 있다고 가정하고 파란색으로 표시된 LED가 순차적으로 꺼지기 시작합니다 (LED # 10부터 시작). 이렇게하면 더미 부하가 감소하고 모터가 초과 부하로부터 복원되어 복원됩니다. 원래 지점을 향한 속도, 프로세스에서 발전기 모터의 정확한 권장 속도를 유지하기 위해 부하가 순차적으로 ON / OFF되는 경향이 있습니다.

더미로드는 사용자 선호도 및 조건부 사양에 따라 선택할 수 있습니다. 각 LED 출력에서 ​​200 와트를 증가시키는 것이 가장 유리할 것입니다.

더미 부하는 200 와트 백열등 또는 히터 코일과 같이 본질적으로 저항성이 있어야합니다.

회로도

PWM을 사용한 ELC 회로

두 번째 옵션은 매우 흥미롭고 훨씬 더 간단합니다. 주어진 다이어그램에서 볼 수 있듯이 IC2의 핀 # 5에서 공급되는 해당하는 다양한 전압 레벨에 응답하여 마크 / 공간 비율을 변경하는 PWM 생성기로 두 개의 555 IC가 사용됩니다.

잘 계산 된 고 와트 더미 부하가 IC # 2의 핀 # 3에 단독 MOSFET 컨트롤러 단계와 함께 연결됩니다.

위 섹션에서 설명했듯이 여기에서도 220V에 해당하는 더 낮은 샘플 DC 전압이 IC2의 핀 # 5에 적용되어 더미 부하 조명이 국내 부하에 따라 조정되어 220V 범위 내에서 발전기 출력을 유지합니다.

이제 발전기의 회전 속도가 더 높은쪽으로 표류한다고 가정하면 IC2의 5 번 핀에서 동등한 전위 상승이 발생하여 MOSFET에 더 높은 마크 비율이 발생하여 부하에 더 많은 전류를 전달할 수 있습니다. .

부하 전류가 증가하면 모터는 회전하기가 더 어려워 져 원래 속도로 다시 안정됩니다.

모터의 속도를 정상 사양으로 끌어 올리기 위해 더미 부하가 약 해지면 속도가 더 낮은 수준으로 이동하는 경향이있을 때 정확히 반대가 발생합니다.

일정한 '줄다리기'가 계속되어 모터의 속도가 필요한 사양에서 너무 많이 변하지 않습니다.

위의 ELC 회로는 모든 유형의 microhydro 시스템, watermill 시스템 및 wind mill 시스템과 함께 사용할 수 있습니다.

이제 풍차 발전기 장치의 속도와 주파수를 조절하기 위해 유사한 ELC 회로를 사용하는 방법을 살펴 보겠습니다. 이 아이디어는 Nilesh Patil 씨가 요청했습니다.

기술 사양

나는 그것을 만드는 당신의 전자 회로와 취미의 열렬한 팬입니다. 기본적으로 저는 우리가 매년 직면하는 15 시간의 정전 문제가있는 시골 지역에서 왔습니다.

정전으로 인해 충전되지 않는 인버터를 사러가더라도.

나는 12v 배터리 충전을 지원하는 풍력 발전기 (매우 저렴한 비용)를 만들었습니다.

같은 경우 너무 비싼 풍력 터빈 충전 터빈 컨트롤러를 구입하려고합니다.

그래서 당신에게서 적당한 디자인이 있다면 우리 자신을 만들 계획

발전기 용량 : 0-230 AC 볼트

입력 0-230 v AC (풍속에 따라 다름)

출력 : 12V DC (충분한 부스트 업 전류).

과부하 / 방전 / 더미로드 처리

당신은 당신에게서 그것을 개발하고 필요한 구성 요소 및 PCB를 제안하거나 도와 주시겠습니까?

성공하면 동일한 회로가 많이 필요할 수 있습니다.

디자인

위에서 요청한 설계는 이전에 많은 게시물에서 이미 논의한 것처럼 강압 변압기와 LM338 조정기를 사용하여 간단히 구현할 수 있습니다.

아래에 설명 된 회로 설계는 위의 요청과 관련이 없으며 주전원 50Hz 또는 60Hz 주파수 사양으로 할당 된 AC 부하를 작동하기 위해 풍차 발전기를 사용하는 상황에서 훨씬 복잡한 문제를 해결합니다.

ELC의 작동 원리

전자 부하 컨트롤러는 실제 사용 가능한 부하와 병렬로 연결된 더미 또는 덤프 부하 그룹의 스위칭을 조정하여 관련 발전기 모터의 속도를 해제하거나 초크하는 장치입니다.

위의 작업은 관련 발전기가 개울, 강, 폭포 또는 바람을 통해 흐르는 물과 같은 불규칙하고 다양한 소스에 의해 구동 될 수 있기 때문에 필요합니다.

위의 힘은 크기를 제어하는 ​​관련 매개 변수에 따라 크게 달라질 수 있으므로 발전기는 그에 따라 속도를 높이거나 낮출 수 있습니다.

속도가 증가하면 전압과 주파수가 증가하여 연결된 부하에 영향을 받아 바람직하지 않은 영향과 부하에 손상을 입힐 수 있습니다.

덤프로드 추가

발전기 전체에 걸쳐 외부 부하 (덤프 부하)를 추가하거나 공제함으로써 발전기 속도가 지정된 주파수 및 전압 수준으로 유지되도록 강제 소스 에너지에 대해 속도를 효과적으로 대응할 수 있습니다.

이전 게시물 중 하나에서 간단하고 효과적인 전자 부하 컨트롤러 회로에 대해 이미 논의했습니다. 현재 아이디어는 그로부터 영감을 받았으며 해당 설계와 매우 유사합니다.

아래 그림은 제안 된 ELC를 구성하는 방법을 보여줍니다.

회로의 핵심은 기본적으로 순차적 LED 조명을 통해 입력 된 아날로그 전압의 변화를 표시하는 데 사용되는 도트 / 바 LED 드라이버 인 IC LM3915입니다.

IC의 위 기능은 ELC 기능을 구현하기 위해 여기에서 활용되었습니다.

발전기 220V는 먼저 강압 변압기를 통해 12V DC로 강압되며 IC LM3915 및 관련 네트워크로 구성된 전자 회로에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.

이 정류 된 전압은 IC의 감지 입력 인 IC의 5 번 핀에도 공급됩니다.

비례 감지 전압 생성

변압기의 12V가 발전기의 240V와 비례한다고 가정하면 발전기 전압이 250V로 상승하면 변압기의 12V가 다음과 비례하여 증가한다는 것을 의미합니다.

12 / x = 240/250

x = 12.5V

마찬가지로 발전기 전압이 220V로 떨어지면 변압기 전압이 다음과 같이 비례 적으로 떨어집니다.

12 / x = 240/220
x = 11V

등등.

위의 계산은 발전기의 RPM, 주파수 및 전압이 매우 선형적이고 서로 비례한다는 것을 분명히 보여줍니다.

아래 제안 된 전자 부하 컨트롤러 회로 설계에서 IC의 핀 # 5에 공급되는 정류 된 전압은 사용 가능한 모든 부하가 켜진 상태에서 램프 # 1, 램프 # 2 및 램프 # 3의 세 가지 더미 부하 만 켜진 상태를 유지할 수 있습니다.

이것은 부하 컨트롤러에 대해 합리적으로 제어되는 설정이되며, 물론 조정 변동 범위는 사용자 선호도 및 사양에 따라 다른 크기로 설정 및 조정할 수 있습니다.

이는 IC의 5 번 핀에서 주어진 사전 설정을 무작위로 조정하거나 IC의 10 개 출력에 걸쳐 서로 다른 부하 세트를 사용하여 수행 할 수 있습니다.

ELC 설정

이제 위에서 언급 한 설정으로 IC 시퀀스의 처음 세 개의 램프가 켜져 있고 모든 외부 사용 가능 부하 (기기)가 켜져있는 상태에서 발전기가 240V / 50Hz에서 작동한다고 가정 해 보겠습니다.

이 상황에서 일부 기기가 꺼져 있으면 발전기가 일부 부하에서 해제되어 속도가 증가하지만 속도가 증가하면 IC의 5 번 핀에서 전압이 비례 적으로 증가합니다.

이렇게하면 IC가 후속 핀아웃을 순서대로 켜도록하여 원하는 할당 속도와 주파수를 유지하기 위해 발전기 속도가 초크 업 될 때까지 램프 # 4,5,6 등을 켜는 식으로 전환 할 수 있습니다.

반대로 소스 에너지 조건이 저하되어 발전기 속도가 낮아지는 경향이있는 경우 IC가 전압이 세트 아래로 떨어지는 것을 방지하기 위해 램프 # 1,2,3을 하나씩 또는 몇 개씩 끄도록 유도한다고 가정합니다. , 올바른 사양.

더미로드는 모두 PNP 버퍼 트랜지스터 스테이지와 후속 NPN 전력 트랜지스터 스테이지를 통해 순차적으로 종료됩니다.

모든 PNP 트랜지스터는 2N2907이고 NPN은 TIP152이며 IRF840과 같은 N-mosfet으로 대체 할 수 있습니다.

위에서 언급 한 장치는 DC에서만 작동하기 때문에 발생기 출력은 필요한 스위칭을 위해 10amp 다이오드 브리지를 통해 DC로 적절하게 변환됩니다.

램프는 정격 200 와트, 정격 500 와트 또는 사용자가 선호하는 램프 및 발전기 사양 일 수 있습니다.

회로도

지금까지 순차 다중 더미 부하 스위처 개념을 사용하는 효과적인 전자 부하 컨트롤러 회로를 배웠습니다. 여기서는 트라이 액 조광기 개념과 단일 부하를 사용하는 훨씬 단순한 설계에 대해 논의합니다.

조광기 스위치 란?

조광기 스위치 장치는 우리 모두가 잘 알고 있으며 가정, 사무실, 상점, 쇼핑몰 등에 설치된 것을 볼 수 있습니다.

조광기 스위치는 전원으로 작동하는 전자 장치로, 단순히 포트라고하는 관련 가변 저항을 변경하여 조명 및 팬과 같은 연결된 부하를 제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다.

제어는 기본적으로 AC 반주기의 일부 동안 만 ON 상태로 유지되도록 유도 된 시간 지연 주파수로 전환하도록 강제되는 트라이 액에 의해 수행됩니다.

이 스위칭 지연은 조정 된 포트 저항에 비례하며 포트 저항이 변함에 따라 변경됩니다.

따라서 포트 저항이 낮게 설정되면 트라이 악이 위상주기에 걸쳐 더 긴 시간 간격 동안 전도되도록 허용되어 더 많은 전류가 부하를 통과 할 수있게되며, 이는 다시 부하가 더 많은 전력으로 활성화되도록합니다.

반대로 포트 저항이 감소하면 트라이 액은 위상주기의 훨씬 더 작은 부분에 비례하여 전도하도록 제한되어 활성화로 인해 부하가 약해집니다.

제안 된 전자 부하 컨트롤러 회로에서 동일한 개념이 적용되지만 여기서 포트는 내광성 밀폐 인클로저 내부에 LED / LDR 어셈블리를 숨겨 만든 광 커플러로 대체됩니다.

ELC로 디머 스위치 사용

개념은 실제로 매우 간단합니다.

옵토 내부의 LED는 발전기 출력에서 ​​파생 된 비례 적으로 강하 된 전압에 의해 구동됩니다. 즉, 이제 LED 밝기가 발전기의 전압 변화에 따라 달라집니다.

트라이 액 전도에 영향을주는 저항은 옵토 어셈블리 내부의 LDR로 대체됩니다. 즉, 이제 LED 밝기 레벨이 트라이 액 전도 레벨을 조정해야합니다.

처음에는 ELC 회로에 정확한 지정된 속도보다 20 % 더 빠른 속도로 작동하는 발전기의 전압이 적용됩니다.

합리적으로 계산 된 더미 부하가 ELC와 직렬로 연결되고, P1은 더미 부하가 약간 비춰지고 필요한 사양에 따라 발전기 속도와 주파수를 올바른 수준으로 조정하도록 조정됩니다.

이는 발전기 전력과 관련 될 수있는 스위치 ON 위치에있는 모든 외부 기기에서 실행됩니다.

위의 구현은 발전기 속도에서 발생하는 불일치를 해결하기 위해 컨트롤러를 최적으로 설정합니다.

이제 일부 기기의 전원이 꺼지면 발전기에 낮은 압력이 발생하여 발전기가 더 빨리 회전하고 더 많은 전기를 생성한다고 가정 해 보겠습니다.

그러나 이것은 또한 옵토 내부의 LED가 비례 적으로 더 밝게 성장하게하고, 이는 차례로 LDR 저항을 감소시켜 트라이 악이 더 많이 전도하고 더미 부하를 통해 초과 전압을 비례 적으로 배출하도록 강제합니다.

분명히 백열등 인 더미 부하는이 상황에서 상대적으로 더 밝게 빛나는 것을 볼 수 있으며, 발전기에서 생성 된 추가 전력을 소모하고 발전기 속도를 원래 RPM으로 복원합니다.

회로도

단일 더미 부하, 전자 부하 컨트롤러 회로에 대한 부품 목록

• R1 = 15K,
• R2 = 330K
• R3 = 33K
• R4 = 47K 2 와트
• R5 = 47 옴
• P1 = 100K 1 WATT PRESET
• C1 = 0.1uF / 1KV
• C2, c3 = 0.047uF / 250V
• OPTO = 흰색 고휘도 5MM LED 및 적합한 LDR 어셈블리
• L1 = 100mH, 20AMP ​​페라이트 코어 인덕터
• 더미 부하 = 2000 와트 램프
• DC = DIAC DB-3 BIG
• TR1 = 트라이 액 BTA41 / 600