Контроллер для солнечных батарей своими руками: Как сделать контроллер заряда аккумулятора своими руками

Содержание

🥇Солнечная электростанция на дом 200 м2 своими руками

Частенько в сети проскакивают сообщения о борьбе за экологию, развитие альтернативных источников энергии. Иногда даже проводят репортажи о том, как в заброшенной деревне сделали солнечную электростанцию, чтобы местные жители могли пользоваться благами цивилизации не 2-3 часа в сутки, пока работает генератор, а постоянно. Но это всё как-то далеко от нашей жизни, поэтому я решил на своем примере показать и рассказать, как устроена и как работает солнечная электростанция для частного дома. Расскажу обо всех этапах: от идеи до включения всех приборов, а также поделюсь опытом эксплуатации. Статья получится немаленькая, поэтому кто не любит много букв могут посмотреть ролик. Там я постарался рассказать то же самое, но будет видно, как я все это сам собираю.

Исходные данные: частный дом площадью около 200 м2 подключен к электросетям.

Трехфазный ввод, суммарной мощностью 15 кВт. В доме стандартный набор электроприборов: холодильник, телевизоры, компьютеры, стиральные и посудомоечные машинки и так далее. Стабильностью электросеть не отличается: зафиксированный мною рекорд — отключение 6 дней подряд на период от 2 до 8 часов.

Что хочется получить: забыть о перебоях электроэнергии и пользоваться электричеством, невзирая ни на что.

Какие могут быть бонусы: Максимально использовать энергию солнца, чтобы дом приоритетно питался солнечной энергией, а недостаток добирал из сети. Как бонус, после принятия закона о продаже частными лицами электроэнергии в сеть, начать компенсировать часть своих затрат, продавая излишки выработки в общую электросеть.

С чего начать?

Всегда есть минимум два пути для решения любой задачи: учиться самому или поручить решение задачи кому-то другому. Первый вариант предполагает изучение теоретических материалов, чтение форумов, общение с владельцами солнечных электростанций, борьбу с внутренне жабой и, наконец, покупку оборудования, а после — установку.

Второй вариант: позвонить в специализированную фирму, где зададут много вопросов, подберут и продадут нужное оборудование, а могут и установить за отдельные деньги. Я решил совместить эти два способа. Отчасти потому что мне это интересно, а отчасти для того, чтобы не напороться на продавцов, которым надо просто заработать, продав не совсем то, что мне нужно. Теперь пришло время теории, чтобы понять, как я делал выбор.

На фото пример «освоения» денег на строительство солнечной электростанции. Обратите внимание, солнечные панели установлены ЗА деревом – таким образом, свет на них не попадает, и они просто не работают.

Типы солнечных электростанций

Сразу отмечу, что говорить я буду не о промышленных решениях и не о сверхмощных системах, а об обычной потребительской солнечной электростанции для небольшого дома. Я не олигарх, чтобы разбрасываться деньгами, но я придерживаюсь принципа достаточной разумности. То есть я не хочу греть бассейн «солнечным» электричеством или заряжать электромобиль, которого у меня нет, но я хочу, чтобы в моем доме все приборы постоянно работали, без оглядки на электросети.

Теперь расскажу про типы солнечных электростанций для частного дома. По большому счету, их всего три, но бывают вариации. Расположу, по росту стоимости каждой системы.

Сетевая Солнечная Электростанция — этот тип электростанции сочетает в себе невысокую стоимость и максимальную простоту эксплуатации. Состоит всего из двух элементов: солнечных панелей и сетевого инвертора. Электричество от солнечных панелей напрямую преобразуется в 220В/380В в доме и потребляется домашними энергосистемами. Но есть существенный недостаток: для работы ССЭ необходима опорная сеть. В случае отключения внешней электросети, солнечные батареи превратятся в «тыкву» и перестанут выдавать электричество, так как для функционирования сетевого инвертора нужна опорная сеть, то есть само наличие электричества. Кроме того, со сложившейся инфраструктурой электросети, работа сетевого инвертора не очень выгодна. Пример: у вас солнечная электростанция на 3 кВт, а дом потребляет 1 кВт. Излишки будут «перетекать» в сеть, а обычные счетчики считают энергию «по модулю», то есть отданную в сеть энергию счетчик посчитает, как потребленную, и за нее еще придется заплатить.

Тут логично подходит вопрос: куда девать лишнюю энергию и как этого избежать? Переходим ко второму типу солнечных электростанций.

Гибридная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции сочетает в себе достоинства сетевой и автономной электростанции. Состоит из 4 элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, аккумуляторы и гибридный инвертор. Основа всего – это гибридный инвертор, который способен в потребляемую от внешней сети энергии подмешивать энергию, выработанную солнечными панелями. Более того, хорошие инверторы имеют возможность настройки приоритезации потребляемой энергии. В идеале, дом должен потреблять сначала энергию от солнечных панелей и только при ее недостатке, добирать из внешней сети. В случае исчезновения внешней сети инвертор переходит в автономную работу и пользуется энергией от солнечных панелей и энергией, запасенной в аккумуляторах. Таким образом, даже если электроэнергию отключат на продолжительное время и будет пасмурный день (или электричество отключат ночью), в доме всё будет функционировать.

Но что делать, если электричества нет вообще, а жить как-то надо? Тут я перехожу к третьему типу электростанции.

Автономная Солнечная Электростанция – этот тип электростанции позволяет жить полностью независимо от внешних электросетей. Она может включать в себя больше 4 стандартных элементов: солнечные панели, солнечный контроллер, АКБ, инвертор.

Дополнительно к этому, а иногда вместо солнечных панелей, может быть установлена ГидроЭлектроСтанция малой мощности, ветряная электростанция, генератор (дизельный, газовый или бензиновый). Как правило, на таких объектах присутствует генератор, поскольку может не быть солнца и ветра, а запас энергии в аккумуляторах не бесконечен – в этом случае генератор запускается и обеспечивает энергией весь объект, попутно заряжая АКБ. Такая электростанция легко трансформируется в гибридную, при подключении внешней электросети, если инвертор обладает этими функциями. Основное отличие автономного инвертора от гибридного – это то, что он не умеет подмешивать энергию от солнечных панелей к энергии из внешней сети.

При этом гибридный инвертор, наоборот, умеет работать в качестве автономного, если внешняя сеть будет отключена. Как правило, гибридные инверторы соразмерны по цене с полностью автономными, а если и отличаются, то несущественно.

Что такое солнечный контроллер?

Во всех типах солнечных электростанций присутствует солнечный контроллер. Даже в сетевой солнечной электростанции он есть, просто входит в состав сетевого инвертора. Да и многие гибридные инверторы выпускаются с солнечными контроллерами на борту. Что же это такое и для чего он нужен? Буду говорить о гибридной и автономной солнечной электростанции, поскольку это как раз мой случай, а с устройством сетевого инвертора могу ознакомить детальнее в комментариях, если будут запросы в комментариях.

Солнечный контроллер – это устройство, которое полученную от солнечных панелей энергию преобразует в перевариваемую инвертором энергию. Например, солнечные панели изготавливаются с напряжением кратно 12В. И АКБ изготавливаются кратно 12В, так уж повелось.

Простые системы на 1-2 кВт мощности работают от 12В. Производительные системы на 2-3 кВт уже функционируют от 24В, а мощные системы на 4-5 кВт и более работают на 48В. Сейчас я буду рассматривать только «домашние» системы, потому что знаю, что есть инверторы, работающие на напряжениях в несколько сотен вольт, но для дома это уже опасно.

Итак, допустим у нас есть система на 48В и солнечные панели на 36В (панель собрана кратно 3х12В). Как получить искомые 48В для работы инвертора? Конечно, к инвертору подключаются АКБ на 48В, а к этим аккумуляторам подключается солнечный контроллер с одной стороны и солнечные панели с другой. Солнечные панели собираются на заведомо большее напряжение, чтобы суметь зарядить АКБ. Солнечный контроллер, получая заведомо большее напряжение с солнечных панелей, трансформирует это напряжение до нужной величины и передает в АКБ. Это упрощенно. Есть контроллеры, которые могут со 150-200 В от солнечных панелей понижать до 12 В аккумуляторов, но тут протекают очень большие токи и контроллер работает с худшим КПД.

Идеальный случай, когда напряжение с солнечных панелей вдвое больше напряжения на АКБ.

Солнечных контроллеров существует два типа: PWM (ШИМ – Широтно-Импульсная Модуляция) и MPPT (Maximum Power Point Tracking – отслеживание точки максимальной мощности). Принципиальная разница между ними в том, что ШИМ-контроллер может работать только со сборками панелей, не превышающими напряжения АКБ. MPPT – контроллер может работать с заметным превышением напряжения относительно АКБ. Кроме того, MPPT-контроллеры обладают заметно бОльшим КПД, но и стоят дороже.

Как выбрать солнечные панели?

На первый взгляд, все солнечные панели одинаковы: ячейки солнечных элементов соединены между собой шинками, а на задней стороне есть два провода: плюс и минус. Но есть в этом деле масса нюансов. Солнечные панели бывают из разных элементов: аморфных, поликристаллических, монокристаллических. Я не буду агитировать за тот или иной тип элементов. Скажу просто, что сам предпочитаю монокристаллические солнечные панели. Но и это не всё. Каждая солнечная батарея – это четырехслойный пирог: стекло, прозрачная EVA-пленка, солнечный элемент, герметизирующая пленка. И вот тут каждый этап крайне важен. Стекло подходит не любое, а со специальной фактурой, которое снижает отражение света и преломляет падающий под углом свет таким образом, чтобы элементы были максимально освещены, ведь от количества света зависит количество выработанной энергии. От прозрачности EVA-пленки зависит, сколько энергии попадет на элемент и сколько энергии выработает панель. Если пленка окажется бракованной и со временем помутнеет, то и выработка заметно упадет.

Далее идут сами элементы, и они распределяются по типам, в зависимости от качества: Grade A, B, C, D и далее. Конечно, лучше иметь элементы качества А и хорошую пайку, ведь при плохом контакте, элемент будет греться и быстрее выйдет из строя. Ну и финишная пленка должна также быть качественной и обеспечивать хорошую герметизацию. В случае разгерметизации панелей, очень быстро на элементы попадет влага, начнется коррозия и панель также выйдет из строя.

Как правильно выбрать солнечную панель? Основной производитель для нашей страны – это Китай, хотя на рынке присутствуют и Российские производители. Есть масса OEM-заводов, которые наклеят любой заказанный шильдик и отправят панели заказчику. А есть заводы, которые обеспечивают полный цикл производства и способны проконтролировать качество продукции на всех этапах производства. Как узнать о таких заводах и брендах? Есть пара авторитетных лабораторий, которые проводят независимые испытания солнечных панелей и открыто публикуют результаты этих испытаний. Перед покупкой вы можете вбить название и модель солнечной панели и узнать, насколько солнечная панель соответствует заявленным характеристикам. Первая лаборатория – это Калифорнийская Энергетическая Комиссия, а вторая лаборатория Европейская – TUV. Если производителя панелей в этих списках нет, то стоит задуматься о качестве. Это не значит, что панель плохая. Просто бренд может быть OEM, а завод-производитель выпускает и другие панели. В любом случае, присутствие в списках этих лабораторий уже свидетельствует о том, что вы покупаете солнечные батареи не у производителя-однодневки.

Мой выбор солнечной электростанции

Перед покупкой стоит очертить круг задач, которые ставятся перед солнечной электростанцией, чтобы не заплатить за ненужное и не переплатить за неиспользуемое. Тут я перейду к практике, как и что делал я сам. Для начала, цель и исходные: в деревне периодически отключают электроэнергию на период от получаса до 8 часов. Возможны отключения как раз в месяц, так и подряд несколько дней. Задача: обеспечить дом электроснабжением в круглосуточном режиме с некоторым ограничением потребления на период отключения внешней сети. При этом, основные системы безопасности и жизнеобеспечения должны функционировать, то есть: должны работать насосная станция, система видеонаблюдения и сигнализации, роутер, сервер и вся сетевая инфраструктура, освещение и компьютеры, холодильник. Вторично: телевизоры, развлекательные системы, электроинструмент (газонокосилка, триммер, насос для полива огорода). Можно отключить: бойлер, электрочайник, утюг и прочие греющие и много потребляющие устройства, работа которых сиюминутно не важна. Чайник можно вскипятить на газовой плите, а погладить позже.

Как правило, солнечную электростанцию можно купить в одном месте. Продавцы солнечных панелей также продают всё сопутствующее оборудование, поэтому я начал поиск отталкиваясь от солнечных батарей. Один из солидных брендов – TopRay Solar. О них есть хорошие отзывы и реальный опыт эксплуатации в России, в частности, в Краснодарском крае, где знают толк в солнце. В РФ есть официальный дистрибьютор и дилеры по регионам, на вышеозначенных сайтах с лабораториями для проверки солнечных панелей этот бренд присутствует и далеко не на последних местах, то есть можно брать. Кроме того, фирма-продавец солнечных панелей TopRay, также занимается собственным производством контроллеров и электроники для дорожной инфраструктуры: системы управления трафиком, светодиодные светофоры, мигающие знаки, солнечные контроллеры и прочее. Ради любопытства даже напросился на их производство – вполне технологично и даже есть девушки, которые знают, с какой стороны подходить к паяльнику. Бывает же!

Со своим списком хотелок я обратился к ним и попросил собрать мне пару комплектаций: подороже и подешевле для моего дома. Мне задали ряд уточняющих вопросов насчет резервируемой мощности, наличия потребителей, максимальной и постоянной потребляемой мощности. Последнее вообще оказалось для меня неожиданным: дом в режиме энергосбережения, когда работают только системы видеонаблюдения, охраны, связь с инетом и сетевая инфраструктура, потребляет 300-350 Вт. То есть даже если дома никто не пользуется электричеством, на внутренние нужды уходит до 215 кВт*ч в месяц. Вот тут и задумаешься над проведением энергетического аудита. И начнешь выключать из розеток зарядки, телевизоры и приставки, которые в режиме ожидания потребляют по чуть-чуть, а набегает прилично.
Не буду томить, остановился я на более дешевой системе, так как зачастую до половины суммы за электростанцию может занимать стоимость аккумуляторов. Список оборудования получился следующим:

Солнечная батарея TopRay Solar 280 Вт Моно – 9 шт
Однофазный Гибридный инвертор на 5 кВт InfiniSolar V-5K-48 – 1 шт
Аккумулятор AGM Парус HML-12-100 – 4 шт

Дополнительно, мне было предложено приобрести профессиональную систему крепления солнечных панелей на крышу, но я, посмотрев фотографии, решил обойтись самодельными креплениями и тоже сэкономить. Но я решил собирать систему сам и не жалел сил и времени, а монтажники работают с этими системами постоянно и гарантируют быстрый и качественный результат. Так что решайте сами: с заводскими креплениями работать гораздо приятнее и проще, а моё решение просто дешевле.

Что даёт солнечная электростанция?

Этот комплект может выдать до 5 кВт мощности в автономном режиме – именно такой мощности я выбрал однофазный инвертор. Если докупить такой же инвертор и модуль сопряжения к нему, то можно нарастить мощность до 5кВт+5кВт=10 кВт на фазу. Или можно сделать трехфазную систему, но я пока довольствуюсь и этим. Инвертор высокочастотный, а потому достаточно легкий (порядка 15 кг) и занимает немного места – легко монтируется на стену. В него уже встроено 2 MPPT-контроллера мощностью 2,5 кВт каждый, то есть я могу добавить еще столько же панелей без покупки дополнительного оборудования.

Солнечных панелей у меня на 2520 Вт по шильдику, но из-за неоптимального угла установки они выдают меньше – максимум я видел 2400 Вт. Оптимальный угол – это перпендикулярно солнцу, что в наших широтах составляет примерно 45 градусов к горизонту. У меня панели установлены под 30 градусов.

Сборка АКБ составляет 100А*ч 48В, то есть запасено 4,8 кВт*ч, но забирать энергию полностью крайне нежелательно, поскольку тогда их ресурс заметно сокращается. Желательно разряжать такие АКБ не более, чем на 50%. Это литий-железофосфатные или литий-титанатные можно заряжать и разряжать глубоко и большими токами, а свинцово-кислотные, будь то жидкостные, гелевые или AGM лучше не насиловать. Итак, у меня есть половина емкости, а это 2,4 кВт*ч, то есть порядка 8 часов в полностью автономном режиме без солнца. Этого хватит на ночь работы всех систем и еще останется половина емкости АКБ на аварийный режим. Утром уже встанет солнце и начнет заряжать АКБ, параллельно обеспечивая дом энергией. То есть дом может функционировать и автономно в таком режиме, если снизить энергопотребление и погода будет хорошей. Для полной автономии можно было бы добавить еще аккумуляторов и генератор. Ведь зимой солнца совсем мало и без генератора будет не обойтись.

Начинаю собирать

Перед покупкой и сборкой необходимо просчитать всю систему, чтобы не ошибиться с расположением всех систем и прокладкой кабелей. От солнечных панелей до инвертора у меня порядка 25-30 метров и я заранее проложил два гибких провода сечением 6 кв.мм, так как по ним будет передаваться напряжение до 100В и ток 25-30А. Такой запас по сечению был выбран, чтобы минимизировать потери на проводе и максимально доставить энергию до приборов. Сами солнечные панели я монтировал на самодельные направляющие из алюминиевых уголков и притягивал их самодельными же креплениями. Чтобы панель не сползала вниз, на алюминиевом уголке напротив каждой панели смотрит вверх пара 30мм болтов, и они являются своеобразным «крючком» для панелей. После монтажа их не видно, но они продолжают нести нагрузку.

Солнечные панели были собраны в три блока по 3 панели в каждом. В блоках панели подключаются последовательно — так напряжение удалось поднять до 115В без нагрузки и снизить ток, а значит можно выбрать провода меньшего сечения. Блоки между собой подключены параллельно специальными коннекторами, обеспечивающими хороший контакт и герметичность соединения – называются MC4. Их же я использовал для подключения проводов к солнечному контроллеру, так как они обеспечивают надежный контакт и быстрое замыканиеразмыкание цепи для обслуживания.

Далее переходим к монтажу в доме. АКБ предварительно заряжены «умной» автомобильной зарядкой, чтобы выровнять напряжение и подключены последовательно для обеспечения напряжения 48В. Далее, они подключены к инвертору кабелем с сечением 25 мм кв. Кстати, во время первого подключения АКБ к инвертору будет заметная искра на контактах. Если вы не спутали полярность, то всё нормально – в инверторе установлены довольно емкие конденсаторы и они начинают заряжаться в момент подключения к аккумуляторам. Максимальная мощность инвертора – 5000 Вт, а значит ток, который может проходить по проводу от АКБ будет составлять 100-110А. Выбранного кабеля хватает для безопасной эксплуатации. После подключения АКБ, можно подключать внешнюю сеть и нагрузку дома. К клеммным колодкам цепляются провода: фаза, ноль, заземление. Тут всё просто и наглядно, но если для вас починить розетку небезопасно, то подключение этой системы лучше доверить опытным электромонтажникам. Ну и последним элементом подключаю солнечные панели: тут тоже надо быть внимательным и не перепутать полярность. При мощности в 2,5 кВт и неправильном подключении, солнечный контроллер сгорит моментально. Да что там говорить: при такой мощности, от солнечных панелей можно заниматься сваркой напрямую, без сварочного инвертора. Здоровья это солнечным панелям не добавит, но мощь солнца действительно велика. Так как я дополнительно использую разъемы MC4, перепутать полярность просто невозможно при первоначальном правильном монтаже.

Всё подключено, один щелчок выключателя и инвертор переходит в режим настройки: тут надо выставить тип АКБ, режим работы, зарядные токи и прочее. Для этого есть вполне понятная инструкция и если вы можете справиться с настройкой роутера, то настройка инвертора тоже не будет очень сложной. Надо только знать параметры АКБ и правильно их настроить, чтобы они прослужили как можно дольше. После этого, хм… После этого наступает самое интересное.

Эксплуатация гибридной солнечной электростанции

После запуска солнечной электростанции, я и моя семья пересмотрели многие привычки. Например, если раньше стирка или посудомоечная машина запускались после 23 часов, когда работал ночной тариф в электросетях, то теперь эти энергозатратные работы перенесены на день, потому что стиралка потребляет 500-2100 Вт во время работы, посудомоечная машина потребляет 400-2100 Вт. Почему такой разброс? Потому что насосы и моторы потребляют немного, а вот нагреватели воды крайне прожорливы. Гладить оказалось тоже «выгоднее» и приятнее днем: в комнате гораздо светлее, а энергия солнца полностью покрывает потребление утюга. На скриншоте продемонстрирован график выработки энергии солнечной электростанцией. Хорошо виден утренний пик, когда работала стиральная машинка и потребляла много энергии – эта энергия была выработана солнечными панелями.

Первые дни я по несколько раз подходил к инвертору, взглянуть на экран выработки и потребления. После поставил утилиту на домашний сервер, который в реальном времени отображает режим работы инвертора и все параметры электросети. К примеру, на скриншоте видно, что дом потребляет больше 2 кВт энергии (пункт AC output active power) и вся эта энергия заимствуется от солнечных батарей (пункт PV1 input power). То есть инвертор, работая в гибридном режиме с приоритетом питания от солнца, полностью покрывает энергопотребление приборов за счет солнца. Это ли не счастье? Каждый день в таблице появлялся новый столбик выработки энергии и это не могло не радовать. А когда во всей деревне отключили электричество, я узнал об этом только по писку инвертора, который оповещал о работе в автономном режиме. Для всего дома это означало только одно: живем как прежде, пока соседи ходят за водой с ведрами.

Но есть в наличии дома солнечной электростанции и нюансы:

Я начал замечать, что птицы любят солнечные панели и, пролетая над ними, не могут сдержаться от счастья наличия технологичного оборудования в деревне. То есть иногда всё же солнечные панели надо мыть от следов и пыли. Думаю, что при установке под 45 градусов, все следы просто смывались бы дождями. Выработка от нескольких птичьих следов вообще не падает, но если затенена часть панели, то падение выработки становится ощутимым. Это я заметил, когда солнце пошло к закату и тень от крыши начала накрывать панели одну за другой. То есть лучше располагать панели вдали от всех конструкций, способных их затенить. Но даже вечером, при рассеянном свете, панели выдавали несколько сотен ватт.
При большой мощности солнечных панелей и подкачке от 700 Ватт и более, инвертор включает вентиляторы активнее и их становится слышно, если дверь в техническое помещение открыта. Тут либо закрывать дверь, либо крепить инвертор на стену через демпфирующие прокладки. В принципе, ничего неожиданного: любая электроника греется при работе. Просто надо учитывать, что инвертор не стоит вешать там, где он может мешать звуком своей работы.
Фирменное приложение умеет отправлять оповещения по электронной почте или в SMS, если произошло какое-либо событие: включение/отключение внешней сети, разряд АКБ и подобное. Вот только приложение работает по незащищенному 25 порту SMTP, а все современные почтовые сервисы, вроде gmail.com или mail.ru работают по защищенному порту 465. То есть сейчас, фактически, оповещения по почте не приходят, а хотелось бы.

Не сказать, что эти пункты как-то огорчают, ведь всегда надо стремиться к совершенству, но имеющаяся энергонезависимость того стоит.

Заключение

Полагаю, что это не последний мой рассказ о собственной солнечной электростанции. Опыт эксплуатации в различных режимах и в разное время года однозначно будет отличаться, но я точно знаю, что даже если в Новый Год отключат электричество, в моём доме будет светло. По результатам эксплуатации установленной солнечной электростанции могу отметить, что оно того стоило. Несколько отключений внешней сети прошли незаметно. О нескольких я узнал только по звонкам соседей с вопросом «У тебя тоже нет света?». Бегущие цифры выработки электричества безмерно радуют, а возможность убрать от компа UPS зная, что даже при отключении электроэнергии всё продолжит работать – это приятно. Ну а когда у нас наконец-то примут закон о возможности продажи электроэнергии частными лицами в сеть, я первый подам заявку на эту функцию, ведь в инверторе достаточно изменить один пункт и всю выработанную, но не потребленную домом энергию, я буду продавать в сеть и получать за это деньги. В общем, это оказалось довольно просто, эффективно и удобно. Готов ответить на ваши вопросы и выдержать натиск критиков, убеждающих всех, что в наших широтах солнечная электростанция – это игрушка.

Источник: habr.com

Контроллер заряда солнечных батарей

В настоящее время все большую популярность набирают системы, в которых не требуется подключение к сети электропитания. В состав системы входят: генератор энергии, контроллер (ШИМ, МРРТ, к примеру, фирма Arduino), реле, инвертор (совершает поворот тока) и провода. Ниже представлены различные варианты получения энергии с использованием природных источников и преобразованием их энергии.

Контроллер заряда солнечных батарей с цифровым дисплеем Morningstar

Содержание

1 Системы автономного обеспечения энергией
- 1.1 Ветрогенераторы
- 1.2 Солнечные панели (батареи)
- 1.3 Гибридные системы
2 Контроллеры
- 2.1 Типы контроллеров
- 2.2 Контроллеры On/Off
- 2.3 ШИМ (PWM) – контроллеры
- 2.4 МРРТ – контроллеры
- 2. 5 Самодельные контроллеры
- 2.6 Гибриды
3 Платформа контроллера
4 Инверторы
5 Страны-производители
6 Расчет системы
7 Вывод

Системы автономного обеспечения энергией

Ветрогенераторы

Востребованы в местности с сильными ветрами, иначе их рентабельность заметно падает. Данные системы просты в эксплуатации и обслуживании.

Принцип действия ветрогенераторов заключается в переводе кинетической энергии ветра в механическую энергию лопастей, соединенных с ротором, а далее – в электрическую.

Преимущества очевидны:

Система полностью автономна, топливо не требуется.

Простая конструкция, не требующая дорогостоящего обслуживания. Ремонт сводится к профилактическому осмотру.
Для бесперебойной работы не требуется остановка системы. При отсутствии ветра энергия потребителям идет с аккумуляторных батарей.
Бесшумная работа системы достигнута за счет прогрессивных материалов и конструкций ветрогенераторов.

Для получения оптимальных показателей необходимо чтобы были выполнены следующие условия:

Устойчивый ветер. Перед установкой нужно предусмотреть отсутствие вблизи лесов и парков, показатели скорости и силы ветряных потоков.

Для установки понадобится специальная техника для установки мачты ветрогенератора.
Периодически обновлять смазочные материалы для продолжительной службы системы.

Солнечные панели (батареи)

В сравнении с ветрогенераторами у солнечных батарей более сложный процесс изготовления, в связи с чем их стоимость будет выше. Но такие системы технологичнее по ряду преимуществ:

Так же, как и ветрогенераторы, солнечные батареи не нуждаются в топливе, работают бесшумно и без перерыва.

Более долговечны. Время эксплуатации превышает ветрогенераторы на 10 лет.
Более доступная кинетическая энергия. Солнечный свет более постоянный, чем порывы ветра.
Область установки. Солнечная энергия намного доступнее ветра.
Регулировка мощности. У ветрогенераторов мощность фиксированная, а на солнечных батареях есть возможность устанавливать нужную в зависимости от потребностей.

Единственным недостатком солнечных панелей является продолжительность дня в зависимости от часового пояса. Например, в Мурманской области в декабре-январе солнечные батареи будут непригодны в связи с наступлением полярной ночи и отсутствием солнечного света.

Солнечные батареи, установленные на крыше жилого дома

Гибридные системы

Объединив ветрогенераторы и солнечные батареи, мы получим систему, в которой будут компенсированы недостатки получения энергии. Основным источником является ветрогенератор, он требует меньше затрат на установку и проще в обслуживании. В качестве дополнительного источника энергии применяют солнечные фотовольтаические панели. В случае штиля они возьмут на себя функцию производства электроэнергии.

Контроллеры

Одним из важнейших составляющих являются контроллеры заряда. Они служат для контроля и регулирования заряда аккумуляторных панелей.

Известный факт, что полное разряжение, как и чрезмерная зарядка, влияют на дальнейшую работу аккумуляторных батарей. Особо чувствительными являются свинцово-кислотные аккумуляторные панели. Для предохранения батарей от этих нагрузок и служит регулятор. При максимальной зарядке АКБ (аккумуляторной батареи) с помощью контроллеров уровень тока будет понижен, при понижении заряда до критических значений подача энергии будет остановлена.

Типы контроллеров

Существует несколько типов регуляторов: On/Off, ШИМ и МРРТ.

Перед подбором устройства необходимо ответить на два основных вопроса:

Какое напряжение на входе?

Как и у большинства устройств, обязательно наличие прочностного запаса. Максимальное напряжение контроллера должно превышать общее напряжение на 20 процентов. Для определения запаса номинального тока нужно к величине тока короткого замыкания солнечных батарей прибавить 10–20 процентов, также данное значение зависит от типа регулятора. Эти данные можно найти в технических паспортах контроллеров. Например, для контроллера солнечных батарей SOL4UCN2 (ШИМ) выходное напряжение тока принимает значения 3 вольта, 6 вольт, 12 вольт. Также возможно подобрать контроллеры с выходным напряжением 36 или 48 вольт. К тому же необходимо предусмотреть инвертор для преобразования тока.

Контроллеры On/Off

В линейке контроллеров являются простейшими и, соответственно, недорогими. Когда заряд аккумулятора достигает предельного значения, контроллер разрывает соединение между солнечной панелью и батареей посредством реле. В действительности батарея не полностью заряжена, что оказывает влияние на дальнейшую работоспособность аккумулятора. Поэтому несмотря на низкую стоимость, лучше не использовать регулятор данного типа.

Контроллер On/Off для солнечных батарей

ШИМ (PWM) – контроллеры

Для этого типа контроллера применена технология широтно-импульсной модуляции. Преимуществом является прекращение заряда аккумуляторной батареи без отсоединения солнечных модулей, что позволяет продолжить зарядку АКБ до максимального уровня. Рекомендованная область применения – системы с небольшой мощностью (до 48 вольт).

МРРТ – контроллеры

Maximum power point tracker контроллер появился 80-х годах. Самым эффективным по праву считается именно этот тип контроллера. Он отслеживает максимальный энергетический пик и понижает напряжение, но увеличивает силу тока, не изменяя мощность. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия МРРТ – контроллеры сокращают срок окупаемости солнечных станций. Выходные напряжения варьируются от 12 до 48 вольт.

Самодельные контроллеры

Безусловно, можно сделать контроллер своими руками. Прототипом служит . В его схеме с помощью реле коммутируется сигнал, полученный с ветрогенераторов или солнечных батарей. Реле управляется посредством пороговой схемы и полевого транзисторного ключа. Подстроечные резисторы регулируют пороги переключения режима.

Схема для создания контроллера своими руками

В данной схеме использовано 8 резисторов в качестве нагрузки для утилизации энергии. Эта схема является первоначальной, ее можно упростить самостоятельно, а можно прибегнуть к помощи достоверных источников. Несмотря на очевидную простоту конструкции, не рекомендуется использовать контроллеры, созданные своими руками, во избежание неблагоприятных последствий, таких как порча АКБ, например (при напряжениях 36–48 вольт).

Гибриды

Гибридным контроллером считается контроллер, использующий энергию ветра и солнца. Его преимуществом является возможность использование двух источников тока (ветрогенератора или солнечной батареи) совместно или попеременно. Незаменим для автономных производств.

Дополнительные функции аккумуляторных батарей

Прогресс не стоит на месте и благодаря ему можно подобрать контроллер с нужными характеристиками для каждого потребителя индивидуально. Модель контроллера может включать в себя дисплей с выводом информации о батарее, реле, солнечных панелях, количестве заряда, напряжении (вольт), токе. Также может присутствовать система оповещения при приближении разрядки и таймер для активации ночного режима. Существуют контроллеры с возможностью подключения к компьютеру.

Контроллер с возможностью подключения к компьютеру I-Panda SMART 2

Платформа контроллера

Многие усовершенствования можно выполнить своими руками. Но в 2008 году фирма разделилась на две части, которые оставили одно и то же название, но разные сайты (arduino.cc и arduino.org). При выборе продукции необходимо обращать внимание на это, ведь несмотря на общее прошлое, сейчас продукция Arduino отличается.

Инверторы

Устройство, помогающее сигналу совершить поворот на 180⁰, преобразовывающее постоянный ток в переменный. При этом частота и/или напряжение меняется. Схем инверторов достаточно большое количество, самыми часто встречающимися являются три типа.

Схема мостового инвертора без трансформатора

Первый тип – это мостовые инверторы без трансформатора, применяются для установок с высокими напряжениями (от 220 до 360 вольт). Ко второму типу относят инверторы с нулевым выводом трансформатора, используют в системах с низким напряжением (12–24 вольт). И третьим типом являются мостовые инверторы с трансформатором. Их применяют для обширных диапазонов напряжений мощности (48 вольт).

Страны-производители

На рынке представлено множество контроллеров заряда с различными модификациями, отличающихся как по цене, так и по качеству. Среди контроллеров российского производства наилучшими вариантами являются производители: Эмикон, Автоматика-с, Овен. Данные фирмы на рынке контроллеров находятся уже много лет и вполне зарекомендовали себя. Среди контроллеров зарубежного производства лидерами считаются Allen-Bradley, MicroLogix (дочернее производство Allen Bradley) и SLC 500. Главным критерием выбора именно этих производителей является большая область применения, т. е. контроллеры данных фирм можно использовать в разных сферах и для разных целей.

Контроллеры зарубежного производства MicroLogix

Расчет системы

Чтобы правильно рассчитать систему, необходимо действовать последовательно. В большинстве случаев принимается стандартное напряжение 220 вольт. Для начала нужно задаться углом поворота солнечных панелей.

Затем оценивают примерную производительность. Для этого нужно рассчитать минимальную и максимальную солнечную активность для годичного цикла. Эти значения также будут зависеть от географического расположения.

Далее идет выбор инвертора. Одними из основных критериев выбора является коэффициент полезного действия и различные защитные механизмы.

Аккумуляторные батареи подбираются по рабочей емкости и току в зависимости от нужд потребителя. Соединение аккумуляторов возможно как последовательно, так и параллельно. Для большей надежности рекомендуется, чтобы АКБ были одной мощности, в идеале выпущены одной партией. В основном используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, но в последнее время из-за снижения цен конкурентоспособными становятся литийионные АКБ. Их отличие состоит в большей удельной емкости, но для литийионных аккумуляторов требуется специальное зарядное устройство, многие регуляторы им просто-напросто не подойдут.

Контроллер заряда солнечных батарей МРРТ Tracer 1215RN

При использовании МРРТ-контроллеров необходимо учитывать максимальный выходной ток контроллера, а не первичного источника. У ШИМ-контроллеров такой особенности нет.

Еще одним аспектом, требующим внимания, является выбор реле и проводов. Их длина должна быть минимальной, чтобы избежать дополнительных потерь. Само собой, провода нужно подбирать в зависимости от потребностей, ведь их характеристики зависят от поперечного сечения провода и материала, из которого они изготовлены. Провода должны выдерживать указанное напряжение от 12 до 48 вольт. Также не стоит пренебрегать изоляционным материалом, он напрямую влияет на теплопроводность проводов.

Вывод

Независимо от типа регулятора (ШИМ, МРРТ или изготовленный своими руками), необходимо учитывать параметры всей системы для более продуктивной работы (в том числе напряжение от 12 до 48 вольт). Сейчас выбор моделей на рынке неограничен, но не стоит брать первый попавшийся, нужно тщательно ознакомиться с характеристиками, ведь от этого зависит долговечность и надежность остальных компонентов.

Принцип работы контроллера заряда солнечных батарей

Автор: П. Морозов

Как подключить солнечный контроллер заряда к электрической системе самодельного кемпера — EXPLORIST.life

В этом блоге вы узнаете, как подключить солнечный контроллер заряда к электрической системе самодельного кемпера. Контроллер заряда солнечной батареи регулирует мощность, поступающую от солнечной батареи, и преобразует ее в напряжение и силу тока, которые безопасны для зарядки аккумуляторной батареи.

Детали и инструменты, необходимые для подключения контроллера заряда от солнечной батареи

Отключите все питание в вашей системе

Убедитесь, что в вашей системе нет питания. Это означает, что вам необходимо:

Выключить главный выключатель аккумулятора
Отцепить от берегового источника питания
Выключите все компоненты (например, инвертор)
Выключите солнечный выключатель

Использование мультиметра для проверки нулевого напряжения на положительной и отрицательной шинах и на проводах, идущих от контроллера заряда солнечной батареи, является хорошей идеей.

Заземление оборудования контроллера заряда солнечной батареи

Винт заземления оборудования должен иметь свободный путь к отрицательной шине в распределителе Victron Lynx. Это важно, потому что в случае катастрофической неисправности внутри распределителя Lynx есть путь обратно к отрицательной шине, чтобы мог течь ток, чтобы замкнуть цепь, что позволило бы предохранителю, защищающему цепь, перегореть.

Это винт заземления оборудования контроллера заряда солнечной батареи:

Для этого соединения вам потребуется провод с наконечником 1/4″ с одной стороны и наконечником 5/16″ с другой стороны

Снимите винт и шайбы с помощью крестовой отвертки
Поместите наконечник провода 1/4″ на радиатор
Замените шайбы и винт.
Затяните до соответствующего крутящего момента.

Прикрутите солнечный контроллер заряда к задней плате

Поскольку винт заземления находится в неудобном месте сбоку от контроллера заряда и затрудняет доступ, когда слева от контроллера заряда находится компонент, это важно чтобы установить эту связь в первую очередь. Теперь можно прикрутить контроллер заряда к задней плате. 4 винта с полукруглой головкой # 14 x 3/4″ отлично подходят для этого контроллера заряда.

Подсоедините провод заземления оборудования к отрицательной шине

Следующим шагом является присоединение провода заземления оборудования контроллера заряда к отрицательной шине. Это пойдет к центральной шпильке на отрицательной шине внутри распределителя lynx.

Снимите гайку, шайбу и стопорную шайбу с головкой на 13 мм.
Поместите наконечник провода 5/16″ на шпильку
Замените гайку, шайбу и стопорную шайбу головкой на 13 мм.
Затяните с соответствующим моментом

Соедините отрицательный провод батареи контроллера заряда солнечной батареи

Теперь я собираюсь подключить контроллер солнечной энергии от отрицательной клеммы батареи контроллера заряда к отрицательной шине в распределителе Victron Lynx.

Для этого соединения я сделал провод с наконечником 5/16″ с одной стороны и наконечником с другой стороны.

(Примечание. Наконечники необязательны в этом учебном пособии, но обеспечивают очень аккуратную установку. Зачищенный оголенный медный конец многожильного провода также является одобренным методом.)

Затем я собираюсь поместить конец с наконечником в отрицательную клемму аккумулятора контроллера заряда солнечной батареи и затянуть винт.

Теперь я собираюсь соединить конец с наконечником провода 5/16″ с одной из шпилек на отрицательной шине внутри распределителя Victron Lynx:

Снимите гайку, шайбу и стопорную шайбу с помощью гнездо 13 мм.
Поместите наконечник провода 5/16″ на шпильку
Замените гайку, шайбу и стопорную шайбу головкой на 13 мм.
Затяните с соответствующим моментом

Подсоедините положительный провод батареи контроллера заряда солнечной батареи

Теперь я собираюсь подключить контроллер солнечной батареи от положительной клеммы батареи контроллера заряда к положительной шине в распределителе Victron Lynx.

Для этого соединения я сделал провод с наконечником 5/16″ с одной стороны и наконечником с другой стороны.

Я вставлю конец с наконечником в положительную клемму аккумулятора контроллера заряда солнечной батареи и затяну винт.

Теперь я собираюсь соединить конец с наконечником провода 5/16″ с одной из нижних шпилек «держателя предохранителя» и использовать предохранитель MEGA для подключения наконечника провода к плюсу

Снимите гайки, шайбы , и стопорные шайбы на обеих этих шпильках с головкой на 13 мм.
Установите предохранитель MEGA на место

Поместите проволочный наконечник 5/16″ на нижнюю шпильку

Замените гайки, шайбы и стопорные шайбы на обоих шпильках держателя предохранителя с головкой на 13 мм.
Затяните с соответствующим моментом

Как подключить контроллер заряда к солнечному разъединителю

Для подключения контроллера заряда к солнечному разъединителю достаточно просто подсоединить положительный и отрицательный провод от солнечного разъединителя к контроллеру заряда и затянуть винты клемм.

Чтобы подключить солнечный выключатель к контроллеру заряда, я собираюсь обжать несколько наконечников на провода, идущие от солнечного выключателя.

Подсоедините провод к контроллеру заряда солнечной батареи Отрицательный провод солнечной батареи

Теперь я собираюсь подключить отрицательный провод, идущий от разъединителя солнечной батареи к контроллеру заряда:

Вставьте отрицательный провод в отрицательную клемму PV на контроллере заряда.
Затяните винт с соответствующим крутящим моментом.

Проводка контроллера заряда солнечной батареи Положительный провод солнечной батареи

Теперь я собираюсь подключить положительный провод, идущий от разъединителя солнечной батареи к контроллеру заряда:

Вставьте положительный провод в положительную клемму PV на контроллере заряда.
Затяните винт с соответствующим крутящим моментом.

Используйте кабельные зажимы для прокладки проводов

Чтобы провода оставались в чистоте и порядке внутри кабельного канала И чтобы провода не выскальзывали из клемм контроллера заряда, я собираюсь надеть зажимы на провода, которые мы только что устанавливается внутри кабельного канала.

Дважды проверьте соединения на предмет правильной полярности

После того, как все провода подсоединены, пришло время проверить, подключены ли положительные провода к клеммам положительных проводов; и отрицательные провода подключены к клеммам отрицательного провода. Систематическое отслеживание каждого провода пальцем и указание на положительные клеммы — отличный способ визуализировать, что каждый провод находится там, где он должен быть.

Включите питание от батареи для вашей системы

Теперь я собираюсь включить питание от батареи для своей системы, и если все пойдет хорошо, я смогу снять показания напряжения с помощью своего мультиметра и увидеть где-то 11-14,6 В. диапазон для 12-вольтовой аккумуляторной батареи, регистрируемой на положительной и отрицательной клеммах батареи на моем контроллере заряда.

Включите солнечную энергию для вашей системы

Затем я могу включить солнечный выключатель, чтобы подключить мою солнечную батарею к моему контроллеру заряда. Если все пойдет по плану, напряжение моей солнечной батареи должно считываться на моих положительных и отрицательных входных клеммах PV на моем контроллере солнечного заряда. Поскольку у меня есть 2 солнечных панели по 100 Вт, соединенных последовательно, ожидается показание 44 В. Напряжение вашей солнечной батареи может варьироваться в зависимости от ее конфигурации.

Убедитесь, что ваша солнечная батарея заряжает батареи через контроллер заряда

Наконец, я запущу приложение VictronConnect на своем телефоне и увижу, что мои батареи действительно заряжают аккумулятор со скоростью 15,6 А. Проект состоит в том, чтобы поставить крышки на распределитель Victron Lynx, заменить крышку кабельного канала, расслабиться и полюбоваться своей работой на недавно установленном солнечном контроллере заряда.

Спасибо за чтение, и я надеюсь, что вы нашли эту запись в блоге полезной, и если вы это сделали… Было бы здорово, если бы вы поделились ею с кем-то или группой, которым, по вашему мнению, она может пригодиться. Нажмите кнопку «Мне нравится» и оставьте любые вопросы, которые у вас есть, в разделе комментариев ниже. Подпишитесь, если хотите увидеть больше уроков по сборке кемперов своими руками, и я… увидимся в следующем проекте.

МАГАЗИН ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СЕЙЧАС

В магазине EXPLORIST.life есть все, что вам нужно для электрической модернизации, модернизации или полной системы вашего кемпера своими руками.

ОСТАВАЙТЕСЬ ОБНОВЛЕНО

Подпишитесь на еженедельную рассылку EXPLORIST.life, чтобы быть в курсе обновлений, событий, новых руководств и других возможностей.

Создание контроллера солнечного заряда – Новости Матери-Земли

Контроллер солнечного заряда

Фотоэлектричество, процесс производства электричества из солнечного света, становится все более популярным среди энтузиастов альтернативной энергетики. . . и по уважительным причинам. При эксплуатации фотоэлектрические панели абсолютно не загрязняют окружающую среду (чего, конечно, нельзя сказать об их производстве) и требуют минимального обслуживания. Более того, солнечные элементы неуклонно дешевеют и теперь во многих ситуациях могут конкурировать с другими альтернативными источниками энергии.

Однако, как и в случае со многими из этих независимых систем выработки электроэнергии, фотоэлектрическая установка требует некоторых средств хранения энергии. . . и самым популярным носителем сейчас является свинцово-кислотный аккумулятор. В течение дня, когда много солнечного света, электричество, вырабатываемое фотоэлектрической панелью, вызывает химические изменения в элементах батареи. Затем ночью — и в другие непродуктивные часы — этот химический процесс можно обратить вспять, чтобы извлечь накопленную энергию из батареи.

Но зарядка свинцово-кислотного аккумулятора — непростая задача. Эти чувствительные электрические приборы требуют особого ухода: должна быть гармоничная связь между фотоэлектрическим генератором и аккумуляторной батареей, если система должна работать эффективно и обеспечивать долгие годы службы, на которые она способна.

Зарядка аккумулятора

Солнечный свет, как и ветер, не является постоянной силой. К счастью, это гораздо более предсказуемо, чем ветер! Несмотря на сезонные изменения и погоду, мы получаем около шести часов продуктивного солнечного света каждый день. Из этих часов период с 10:00 до 14:00 обеспечивает пик солнечной радиации и большую часть доступной фотоэлектрической энергии.

Поскольку зарядка происходит не более четверти дня, в этот период мы должны наполнить аккумуляторы как можно большей энергией. С другой стороны, мы также должны соблюдать требования к батарее, чтобы гарантировать, что она полностью заряжена и не повреждена.

Разряженная свинцово-кислотная батарея без особых проблем выдержит очень большую начальную зарядку. . . , но только сначала . По мере того, как аккумулятор проходит через цикл доливки и меняется его химический состав, он приобретает совершенно другой набор зарядных характеристик. Когда от 70 до 80 90 190 процентов от общей емкости размещено в ячейках, вытесняемое электричество начнет разлагать воду внутри батареи. . . разложение его на элементарные компоненты водорода и кислорода.

Возможно, вы заметили этот эффект, даже не осознавая, что происходит на самом деле. Ситуацию часто называют «кипением», неправильным термином, который относится к просачивающемуся виду поднимающихся пузырьков газа. Этот процесс правильнее назвать газированием 9.0190 . . . и если позволить продолжаться, это может необратимо повредить клетки. Чтобы этого не произошло, ток обычно уменьшают, как только начинается выделение газа. При более низкой скорости (часто называемой струйной зарядкой ) аккумулятор можно безопасно поднять до 100-процентной емкости.

Контроллер

Очевидно, если мы хотим согласовать наш фотоэлектрический цикл питания со схемой зарядки батареи, мы должны довести элементы до точки выделения газа в течение четырехчасового периода между 10:00 и 2:00. :00 вечера. Затем, в течение оставшейся части дня, можно применить подзарядку, чтобы поднять аккумулятор выше 80 процентов емкости. И простой контроллер может решить, когда уменьшить ток.

К счастью, батарея сама дает электрический сигнал, когда достигается точка выделения газа. Существует четко определенная зависимость между состоянием заряда ячеек и их напряжением, как показано на рис. Для 12-вольтовой батареи загазованность начинается с 12,6 вольт. . . и эта батарея будет полностью заряжена при напряжении 13,2 вольта. [ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА. Более подробный анализ аккумуляторов и их характеристик см. в Руководстве для мам по хранению аккумуляторов.]

Контроллер содержит электронный компаратор, который контролирует напряжение аккумулятора и, в свою очередь, управляет реле. Когда напряжение низкое, компаратор оставляет реле в его нормально замкнутом положении, позволяя полному фотогальваническому выходу идти на батарею. . . но как только он достигает этого порога в 12,6 В, реле размыкается и шунтирует заряд через токоограничивающий резистор. Это производит слабый заряд, который достаточно низок, чтобы продолжаться бесконечно долго, не повреждая батарею.

Для предотвращения разряда батареи через фотоэлектрическую панель в ночное время, в плюсовой провод включен последовательно диод. Этот односторонний клапан также предотвращает питание контроллера от батареи. . . так что все потребности схемы исходят от фотоэлектрического генератора.

Строительство

Создание собственного контроллера заряда солнечной батареи — относительно простой электронный проект, основанный на печатной плате. В статье «Производите собственные печатные схемы» я рассказал о простой подготовке этих удобных цепей. Но если вы предпочитаете, вы можете заказать один готовый от Danocinths.

После того, как вы подготовили или приобрели печатную плату, просто вставьте компоненты в соответствующие отверстия, как показано на рисунке , и припаяйте их на место с помощью низковольтного утюга. Убедитесь, что интегральная схема и полупроводники обращены в правильном направлении. Их легко обратить вспять, и это приведет к их быстрой гибели.

Чтобы помочь вам следить за ходом процесса зарядки, в контроллер встроен монитор. Индикаторные лампы LED 1 и 2 показывают, соответственно, когда цепь находится на полном токе и на ручейке. (Эта функция не является существенной для работы контроллера, но может быть удобной. Если же вы решите ее исключить — удалив резисторы R6 и 7 и лампы LED 1 и 2 — устройство все равно будет выполнять свою работу.)

Готовую печатную плату следует поместить в какой-либо защищенный от непогоды корпус. Номер детали Radio Shack 270-224 прекрасно справляется со своей задачей.

Использование контроллера заряда солнечной батареи

Для установки регулятора заряда в вашей фотогальванической системе необходимо выполнить всего четыре соединения. Глядя на рисунок 4 в галерее изображений, вы можете видеть, что отрицательный вывод является общим для всех компонентов, соединяя отрицательные выводы фотоэлектрической батареи и батареи. Две другие точки пайки соединяются с положительными выводами системы. Один идет на положительный вывод генератора, а другой — на резисторной стороне цепи — соединяется с положительным полюсом аккумулятора.

После того, как вы установили контроллер, вы должны отрегулировать датчик напряжения, чтобы он переключал реле в нужное время. Простой способ сделать это — начать с несколько разряженной батареи и полностью повернуть VR1 по часовой стрелке, чтобы контакты реле были замкнуты и полный ток поступал на свинцово-кислотные элементы. Когда аккумулятор заряжается, контролируйте напряжение на его клеммах с помощью вольтметра. Когда уровень достигнет 12,6 вольт, поверните VR1 против часовой стрелки до тех пор, пока не разомкнется реле. Это переводит систему в режим непрерывного заряда.

Или, если у вас нет под рукой вольтметра, вы можете просто наблюдать за зарядкой элементов. Когда вы заметите, что клетки пузырятся, отрегулируйте VR1 до тех пор, пока это реле не разомкнется. Однако этот процесс немного сложен, потому что небольшое количество пузырьков произойдет до того, как будет достигнута фактическая точка выделения газа. Будьте осторожны, чтобы не спутать этот природный газ с энергичным, катящимся «кипением», которое вы действительно ищете.

К сожалению, напряжение зарядки аккумулятора зависит от его температуры. Чем холоднее клетки, тем выше напряжение, необходимое для химических изменений. В идеале контроллер настраивался бы на это автоматически, но — чтобы сделать этот проект относительно простым — в нашем устройстве нет встроенного датчика температуры. Следовательно, вам иногда придется вручную настраивать точку активации контроллера, чтобы компенсировать температура . . . в соответствии с диаграммой в галерее изображений.

Однако этот параметр не очень важен, поскольку свинцово-кислотные аккумуляторы могут допускать некоторую ошибку. Пока вы держите аккумулятор достаточно теплым и защищенным (как и должно быть), небольшие изменения температуры не приведут к регулировке.

Контроллер, который я описал здесь, легко выдерживает полные пять ампер мощности и может выполнять работу коммерческих устройств стоимостью 100 долларов и более! Удивительно, но вы можете построить его самостоятельно за несколько расслабляющих вечерних часов менее чем за 20 долларов. А с устройством на месте вы сможете быть уверены, что батарея для вашего фотоэлектрического генератора получает именно то количество тока, которое необходимо для эффективной зарядки.

Почему не автоматическое регулирование?

Контроллеры заряда для свинцово-кислотных аккумуляторов существуют примерно столько же, сколько и сами аккумуляторы. Например, многие наверняка знакомы с регуляторами напряжения, используемыми в электрических системах автомобилей. На самом деле, вам может быть даже интересно, зачем вам нужно создавать специальный контроллер для ваших фотоэлектрических панелей. . . когда автомобильный регулятор на замену можно легко купить за несколько долларов.

Ответ заключается в том, что фотоэлектрические панели и автомобильные генераторы или генераторы переменного тока совершенно разные. . . и, соответственно, контроллеры, подходящие для этих двух типов систем, работают на очень разных принципах. Регулятор напряжения в вашем автомобиле управляет скоростью зарядки аккумулятора, контролируя напряжение (а не ток).