Хабрахабр

Китайский ветряк, часть 2 заключительная

Доброго времени суток дорогие Хабровчане! Сегодня я расскажу об окончании эпопеи со своим 400 Вт ветряком и выводах, к которым я пришел на основе личного и чужого опыта.

image

Первая часть статьи вызвала активную дискуссию в коментариях, кроме того коллега Peling указал мне на одну мою ошибку и история получила продолжение, о котором я вам расскажу далее.
Первая часть истории тут: habr.com/ru/post/473162

5 мм2 при его длине в 100 м, что вело к большим потерям при низком напряжении которое выдает генератор при слабом ветре. Когда я в первой части рассказал о малой выработке генератора — в комментариях были высказаны предположения о недостаточном сечении провода 3х2. Ссылка несомненно полезная, но многими комментаторами небыли учтены нюансы работы генератора ветряка при разной силе ветра и разной вырабатываемой мощности.
Одновременно были предложены идеи повышать выходное напряжение ветряка до 220-380В для передачи по тонкой линии либо трехфазным трансформатором, либо DC-DC повышающим преобразователем. Была приведена ссылка на калькулятор www.calc.ru/poteri-napryazheniya-v-kabele-kalkulyator.html для расчета потерь. Конкретно напряжение генератора ветряка может колебаться от 10 до 110В, при 45-55 В на ветре 12-15 м/с что есть в одном из недавних видео коллеги Peling-a с ветряком той-же модели что и мой.
Смотреть тут.
Но предлагавшие не учли то, что напряжение генератора ветряка и его частота могут колебаться в очень широких пределах — что отсекает все простые и дешевые решения.

Моя же ошибка с ветряком заключается в следующем — китайцы прислали контроллер ветряка на 12В систему, а я подключил его к 24В системе и контроллер считая что аккумуляторы заряжены тормозил ветряк. Ошибка конечно грубая, но маркировка на контроллере больно уж «кривая» — выглядит будто отмечена работа на 24В, а на самом деле нормально работает только на 12В.
Поняв свою ошибку с подсказки Peling-a столкнувшегося с той-же проблемой, я пересобрал систему в варианте на 12В в виде чистого стенда. Ветряк --> Контроллер заряда -> Ваттметр -> АКБ 12В 170 Ач без любых иных источников тока или потребителей. После чего снял видео с «чистыми» показаниями ваттметра, чтобы можно было контролировать реальную выработку ветряка за определенный промежуток времени.
Первое видео от 01. 11. 2019 г.

Второе видео от 09. 11. 2019 г.

Нюансы работы маленьких ветрогенераторов таковы — напряжение которое выдает генератор ветряка и отдаваемая мощность сильно зависят от оборотов, а обороты генератора зависят от силы ветра.
На малых оборотах — мало напряжение и отдаваемый ток, обычно это около 10-12В при токе 0,01-0,1А. При таком напряжении обычно даже сам контроллер ветряка не выдает мощность, потому что ее недостаточно для зарядки даже 12В АКБ и силовые включи контроллера закрыты. По мере роста оборотов и напряжения до 15-20В ключи контроллера, если он сконфигурирован на 12В начинают открываться и он начинает заряжать генератор отдавая напряжение и ток около 0,4-0,6А при мощности 4-6 Вт. Но если контроллер сконфигурирован на 24В и подключен 24В АКБ — то пока напряжение отдаваемое генератором ветряка не превысит 25-30В — зарядка не начинается.
Теперь немного про контроллер ветряка. Это достаточно банальный ШИМ(PWR) контроллер на входе которого трехфазный диодный мост. В схему добавлена схема контроля частоты оборотов ветряка и схема контроля напряжения батареи, которая при превышении параметров подает напряжение на обмотки генератора тормозя ротор. Механического тормоза у ветряка нет и торможение осуществляется таким способом.
Из выше сказанного следует что на малых оборотах и мощностях ветряка ток мал и мало напряжение, так что потери в линии 3х2.5 не имеют особого значения. А с ростом оборотов и отдаваемой мощности растет напряжение, что приводит к уменьшению потерь на длинном и «относительно тонком» проводе. Чуть ниже мои расчеты в подтверждение рассуждений, с применением вышеуказанного калькулятора по ссылке.

АКБ 12В, слабый ветер. 1 случай.

50 мм2
Мощность
Мощность нагрузки 6 Вт
3 фазы
Напряжение 12В
Температура 25С
Потери 0. Параметры калькулятора:
Переменный ток
Материал Медь
Длина линии 100 м
Сечение 2. 946 %)
Как видим и было сказано выше — при малой мощности потери незначительны. 353 В (2.

АКБ 12В, средний ветер. 2 случай.

50 мм2
Мощность
Мощность нагрузки 50 Вт
3 фазы
Напряжение 25В
Температура 25С
Потери 1. Параметры калькулятора:
Переменный ток
Материал Медь
Длина линии 100 м
Сечение 2. 656 %)
Как видим и в этом случае потери не так велики, все на том-же 3х2,5 мм2 проводе. 414 В (5.

Во первых весь диапазон мощностей при которых напряжение ветряка ниже напряжения заряда АКБ — отсекается контроллером, а при рабочих напряжениях более 25В потери в линии еще ниже. Но вот при переходе на 24В систему ситуация становится еще интересней.

АКБ 24В, средний ветер. 3 случай.

50 мм2
Мощность
Мощность нагрузки 60 Вт
3 фазы
Напряжение 27В
Температура 25С
Потери 1. Параметры калькулятора:
Переменный ток
Материал Медь
Длина линии 100 м
Сечение 2. 818 %)
Как видим и в этом случае потери не так велики, все на том-же 3х2,5 мм2 проводе. 571 В (5.

5 мм2 в моем случае даже при длине линии в 100 м работает достаточно неплохо, чтобы на нем небыло неприемлемых потерь. Из этого следует следующий вывод — провод 3х2. С алюминиевым проводом я не связывался, т.к. Можно уложить провод 3х6 мм2 понизив потери в два раза, но это вызовет рост цены системы который неоправдан с моей точки зрения. Ключевое слово — постоянный. линия проложена под землей и в условиях повышенной влажности алюминиевая проводка быстро выходит из строя.
Из всего выше сказанного я для себя сделал следующие выводы — ветряк штука полезная, но только если у вас есть постоянный ветер. Но он должен быть ПОСТОЯННЫМ. Он может быть слабым — 3-7 м/с, он может быть сильным 8-15 м/с. И только тогда установка ветряка оправдана. Не порывы «5-7 м/с» или «7-15 м/с», а именно постоянный. Но если у вас порывы ветра и ветряк крутится 5-15 минут в час или вовсе раз в три дня порывами выдавая 3-6 Вт и в пике 20-50 Вт — он будет просто дорогим флюгером. Потому что мощность отдаваемая будет постоянной и ветряк можно оптимизировать под силу ветра. Это либо горы и иные высокие возвышенности, либо побережья.
Теперь про вертикальные ветрогенераторы, которые якобы более эффективны чем классические. А самое пикантное — в России постоянный ветер есть на самом деле мало где. или, Вся правда о вертикальном ветрогенераторе. Этот миф был разобран вот тут человеком который «собаку съел» на ветряках.
«Вишнёвый Чупа Чупс! Часть 1»

С выводами автора видео я полностью согласен. Такого типа ветряк хорош только при установке на балконе многоэтажки, при условии что не будет мешать своим шумом жильцам. В иных случаях лучше классические ветряки.
Так что дорогие товарищи, делать выбор ставить ветряк или нет будете лично вы, покупать готовый или делать сами, отталкиваясь от условий которые в том месте где вы живете, просто учтите мой практический опыт и не выкидывайте деньги на ветер в прямом смысле слова, особенно если его нет.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть