Upozorňujem, že informácie uvedené v tomto článku sú zastaralé. Uvedené regulátory pre fotovoltaiku sú pre veternú turbínu použiteľné len v obmedzených prípadoch, skôr ako núdzové riešenie, ktoré sa ale nemôže ani blížiť k ideálnemu. Pre lepšie pochopenie prejdite na novší článok Regulátory pre malé veterné turbíny, alebo tiež starší, ale ešte aktuálny článok Potrebujeme MPPT regulátor pre veternú turbínu?
Ak by sme na hotovú zostavu turbína-alternátor pripojili záťaž, napríklad 50 W autožiarovku a tešili sa na vietor, ako nám ju pekne rozsvieti, asi by sme sa dočkali sklamania. Najpravdepodobnejší výsledok by bol, že by sa toho veľa nedialo. Alternátor so záťažou bude klásť turbíne taký odpor, že sa ani neroztočí do väčších otáčok. Vždy keď sa pohne trochu viac, bude pribrzdená vzniknutým odberom záťaže. Ak máme alternátor s väčšími medzerami medzi rotormi a statorom, kde interakcia nie je taká silná (ale ani účinnosť), mohlo by sa zasa stať, že pri silnejšom vetre sa sústava predsa len bude hýbať, a neregulované výstupné napätie môže dokonca prekročiť medze znesiteľné záťažou (1).
Riešenia prišli už s prvými turbínami vo forme rôznych regulátorov pripomínajúcich podobné zariadenia v automobiloch. Súčasná elektronika sa však vo vývoji výkonových polovodičových prvkov dostala tak ďaleko, že na problémy z prvého odstavca tohto článku môžeme zabudnúť.
Súčasný polovodičový regulátor (najčastejšie na báze výkonových FET) dokáže nechať turbínu roztočiť bez akejkoľvek elektrickej záťaže a ak výstupné napätie prekročí prah použiteľnosti, začne pomaly pripájať záťaž. Tak alternátor už pri nížších otáčkach môže dodávať užitočnú energiu, pričom s rastúcou silou vetra a zvyšujúcimi sa otáčkami táto energia plynulo narastá. Väčší odber pôsobí spätne a zaťažený alternátor turbínu pribrzďuje. Príliš veľké pribrzdenie alebo spomalenie vetra, ktorého dôsledkom je nižšie výstupné napätie, regulátor okamžite zaregistruje a zníži odber. Všetko sa deje spojite, takže turbína sa točí viac-menej plynulo.
Ďalšia funkcia, ktorej sa elektonické regulátory zhostili na výbornú je regulácia výstupného napätia. Tá v najmodernejších typoch (s funkciou MPPT) prebieha na vysokej frekvencii, na ktorú je vstupné jednosmerné napätie prevádzané meničmi. S takto upraveným napätím si už regulátor doslova robí čo chce, takže na výstupe máme presne toľko, koľko potrebujú napríklad nabíjané akumulátory. Pričom vstupné napätia z alternátora sa môžu podľa typu približovať až k 200 V! Poslednou funkciou regulátorov je samozrejme aj regulácia nabíjania akumulátorov. Chránia ich pred nežiadúcim prebíjaním, niektoré typy aj pred prílišným vybitím pripojenými spotrebičmi.
Pri výbere regulátorov máme široké možnosti (2). V prípade slabších turbín a alternátorov môžeme siahnuť aj po regulátoroch určených pre fotovoltaiku, ktoré sú cenovo prístupnejšie. Ich nedostatkom je, že majú maximálne povolené vstupné napätie niekde v okolí 40-50 V. U trochu lepších alternátorov, alebo v naozaj dobrom vetre nie je túto hranicu veľký problém prekonať a regulátor zničiť.
Mne sa to podarilo už po pár otáčkach s malým regulátorom Sunguard 4,5 A 12 V pri skúšaní veľkého alternátora. Neodišiel prúdovo, ale napäťovo. Ten istý alternátor pomohol zlikvidovať meranciu časť regulátora Ruthland HRDi, ktorý má zabudované pekné digitálne meranie napätí, prúdov a dodaného výkonu. Reguláror síce fungoval ďalej, ale zhorené odporové mostíky v meraní zapríčiňovali hausnumerá na displeji. Ruthland svoje regulátory odporúča k svojim turbínam a predpokladám, že tieto obsahujú nejakú elektroniku obmedzujúcu výstupné napätie do regulátoru. Aby som HRDi mohol používať aspoň k malému trojlopatkovému Savoniu, musel som do cesty postaviť ešte napäťový stabilizátor s jedným starým dobrým tranzistorom KD503, ktorým som obmedzil napätie do HRDi na nejakých 20 V. Pretože keď sa Savonius dostatočne rozblázni, dáva v pohode aj cez 50 V (3). Takto sa nemusím báť, že sa v búrke regulátor zničí, ale na druhej strane tento predradený stabilizátor zapríčiňuje značné a zbytočné straty. Ruthland HRSi je v podstate to isté ako HRDi, len bez merania. Aj z neho sa však jemne začmudilo počas testovania alternátora pri vyšších otáčkach. Ale pre slabšie stroje môže byť vyhovujúci.
Zatiaľ naväčšia spokojnosť bola s regulátorom TriStar od fy. Morningstar. Je síce primárne určený k fotovoltaike, ale jeho maximálne vstupné napätie je 125 V a úspešne sa používa aj k veterným turbínam. Jeho 40, alebo 60 A prevedenie, možnosť nastaviť 12, 24, alebo 48 V systém a rôzne možnosti použitia, sú veľmi príjemné vlastnosti. Merací modul bohužiaľ treba dokúpiť. Z neho sa mi zatiaľ nepodarilo vylúdiť ani trošku dymu! :-) (4)
O pokročilejších regulátoroch viac v článku Regulátory s MPPT.
(1) Žiarovka zhorí. Ale napríklad ani polovodičový regulátor napätia pre LED neznesie toho na vstupe priveľa.
(2) V zásade nie je veľký problém si regulátor zostrojiť. Zdatnejší konštruktéri takto ušetria nejaké to euro, či sa to oplatí aj inak, si musí každý zvážiť sám. Aj bez vyrábania elektroniky bude dosť práce...
(3) HRDi používam preto, lebo má vstupy pre veternú turbínu aj pre fotovoltaiku a samostatné merania pre oba vstupy.
(4) Oceňujem týmto prístup firmy CMM IMPORT EXPORT s r.o. , ktorej majiteľ nerezignoval na moje zvedavé maily a u ktorej som nakoniec všetky svoje regulátory kupoval.
Príloha | Veľkosť |
---|---|
HRDi Manual.pdf | 376.88 KB |
HRSi Manual.pdf | 160.95 KB |
TRISTAR.pdf | 591.13 KB |
Všetky texty na tejto stránke s výnimkou komentárov užívateľov a označených citátov sú vlastnými textami autora stránky. Ich ďalšie použitie, ako aj použitie obrázkov a fotografií je podmienené súhlasom autora. Autor stránky nenesie žiadnu zodpovednosť za činy a rozhodnutia ktoré urobíte na základe informácií získaných z týchto stránok. Taktiež nenesie žiadnu zodpovednosť za škody, ktoré vám pri tom môžu vzniknúť.
VAWT.sk © 2017 OM2CM