Regulator punjenja solarne baterije: dijagram, princip rada, metode povezivanja

Komentari:

Ako ste razmišljali o alternativnom načinu dobivanja energije i odlučili instalirati solarne panele, onda vjerojatno želite uštedjeti. Jedna od mogućnosti uštede je napravite vlastiti kontroler punjenja. Prilikom ugradnje solarnih generatora - panela potrebno je puno dodatne opreme: kontroleri punjenja, baterije, za prijenos struje prema tehničkim standardima.

Razmislite o proizvodnji „uradi sam“ regulator punjenja solarne baterije.

Ovo je uređaj koji kontrolira razinu napunjenosti olovnih baterija, sprječavajući njihovo potpuno pražnjenje i ponovno punjenje.Ako se baterija počne prazniti u hitnom načinu rada, uređaj će smanjiti opterećenje i spriječiti potpuno pražnjenje.

Vrijedi napomenuti da se samoizrađeni regulator ne može usporediti po kvaliteti i funkcionalnosti s industrijskim, ali će biti sasvim dovoljan za rad električne mreže. U prodaji se susreću proizvodi izrađeni u podrumu, koji imaju vrlo nisku razinu pouzdanosti. Ako nemate dovoljno novca za skupu jedinicu, bolje je da je sami sastavite.

DIY regulator punjenja solarne baterije

Čak i domaći proizvod mora ispunjavati sljedeće uvjete:

• 1.2P
• Maksimalni dopušteni ulazni napon mora biti jednak ukupnom naponu svih baterija bez opterećenja.

Na donjoj slici vidjet ćete dijagram takve električne opreme. Da biste ga sastavili, trebat će vam malo znanja o elektronici i malo strpljenja. Dizajn je malo izmijenjen i sada je umjesto diode ugrađen tranzistor s efektom polja koji se regulira komparatorom.
Takav regulator punjenja bit će dovoljan za korištenje u mrežama male snage, koristeći samo. Razlikuje se jednostavnošću proizvodnje i niskom cijenom materijala.

Solarni regulator punjenja Radi prema jednostavnom principu: kada napon na uređaju za pohranu dostigne zadanu vrijednost, on se prestaje puniti, a nastavlja se samo pad. Ako napon indikatora padne ispod postavljenog praga, dovod struje do baterije se nastavlja. Korištenje baterija kontroler onemogućuje kada je njihova napunjenost manja od 11 V. Zahvaljujući radu takvog regulatora, baterija se neće spontano prazniti tijekom odsutnosti sunca.

Glavne karakteristike krugovi kontrolera punjenja:

• Napon punjenja V=13,8V (podesivo), mjereno kada postoji struja punjenja;
• Spuštanje opterećenja javlja se kada je Vbat manji od 11V (podesivo);
• Uključivanje opterećenja kada je Vbat=12,5V;
• Temperaturna kompenzacija načina punjenja;
• Ekonomični komparator TLC339 može se zamijeniti češćim TL393 ili TL339;
• Pad napona na tipkama je manji od 20mV pri punjenju strujom od 0,5A.

Napredni solarni regulator punjenja

Ako ste sigurni u svoje znanje o elektroničkoj opremi, možete pokušati sastaviti složeniji krug regulatora punjenja. Pouzdaniji je i može raditi na solarnim panelima i vjetrogeneratoru koji će vam pomoći da osvijetlite u večernjim satima.

Iznad je poboljšani krug kontrolera punjenja uradi sam. Za promjenu graničnih vrijednosti koriste se trim otpornici s kojima ćete podesiti radne parametre. Struja koja dolazi iz izvora se uključuje relejem. Sam relej se kontrolira pomoću tranzistorskog ključa s efektom polja.

svi krugovi kontrolera punjenja provjereni u praksi i dokazali se tijekom nekoliko godina.

Za vikendice i druge objekte gdje nije potrebna velika potrošnja resursa, nema smisla trošiti novac na skupe elemente. Ako imate potrebno znanje, možete izmijeniti predložene dizajne ili dodati potrebnu funkcionalnost.

Dakle, možete napraviti kontroler punjenja vlastitim rukama kada koristite alternativne energetske uređaje. Nemojte očajavati ako je prva palačinka ispala grudasta. Uostalom, nitko nije imun od pogrešaka. Malo strpljenja, marljivosti i eksperimentiranja dovest će stvar do kraja. Ali ispravno napajanje bit će izvrstan razlog za ponos.

Regulator punjenja je vrlo važan dio sustava u kojem električnu struju generiraju solarni paneli. Uređaj kontrolira punjenje i pražnjenje baterija. Zahvaljujući njemu, baterije se ne mogu napuniti i isprazniti toliko da će biti nemoguće vratiti njihovo radno stanje.

Takvi se kontroleri mogu izraditi ručno.

Princip rada

Ako nema struje iz solarne baterije, regulator je u stanju mirovanja. Ne troši niti jedan od vata iz baterije. Nakon što sunčeva svjetlost udari u ploču, električna struja počinje teći do kontrolera. Mora se uključiti. Međutim, LED indikator, zajedno s 2 slaba tranzistora, uključuje se tek kada napon dosegne 10 V.

Nakon postizanja ovog napona, struja će proći kroz Schottky diodu do baterije. Ako napon poraste na 14V, pojačalo U1 će početi raditi, koje će uključiti MOSFET tranzistor. Kao rezultat toga, LED će se ugasiti, a dva nesnažna tranzistora će se zatvoriti. Baterija se neće puniti. U ovom trenutku, C2 će se isprazniti. U prosjeku je potrebno 3 sekunde. Nakon što se kondenzator C2 isprazni, histereza U1 će se prevladati, MOSFET će se zatvoriti i baterija će se početi puniti. Punjenje će se nastaviti sve dok napon ne poraste na razinu uključivanja.

Samoproizvodnja

Ako osoba ima određena znanja iz područja elektronike i elektrotehnike, tada možete pokušati sastaviti krug kontrolera za solarne ploče i generator vjetra vlastitim rukama.Takva će jedinica biti puno inferiornija u funkcionalnosti i učinkovitosti od industrijskih serijskih uzoraka, ali u mrežama male snage to može biti sasvim dovoljno.

Upravljački modul za ručni rad mora ispunjavati osnovne uvjete:

• 1.2P ≤ I × U. Ova jednadžba koristi zapis ukupne snage svih izvora (P), izlazne struje regulatora (I), napona u sustavu s potpuno ispražnjenom baterijom (U),
• Maksimalni ulazni napon regulatora mora odgovarati ukupnom naponu baterija bez opterećenja.

Najjednostavnija shema takvog modula izgledat će ovako:

Uređaj, sastavljen ručno, radi sa sljedećim karakteristikama:

• Napon punjenja - 13,8 V (može varirati ovisno o trenutnoj snazi),
• Napon prekida - 11 V (podesivo),
• Napon uključivanja - 12,5 V,
• Pad napona na tipkama je 20 mV pri vrijednosti struje od 0,5 A.

PWM ili MPPT kontroleri punjenja jedan su od sastavnih dijelova svakog solarnog ili hibridnog sustava baziranog na solarnim i vjetrogeneratorima. Omogućuju normalan način punjenja baterije, povećavaju učinkovitost i sprječavaju prijevremeno trošenje, a mogu se potpuno sastaviti ručno.

Dijagram povezivanja modula

Kliknite za povećanje dijagrama

Nakon uklanjanja stražnje stijenke, možete pristupiti pločici uređaja.

Za bateriju je odabrana baterija od 12 V kapaciteta 1,2 A / h, jer ju je autor imao. Zapravo, za vedrog sunčanog dana, ploča će moći napuniti 2-3 takve baterije. Osigurač je uključen u krug baterije kako bi se smanjio rizik od kratkog spoja.Kako bi se spriječilo pražnjenje baterije kroz solarnu ploču pri slabom osvjetljenju, Schottky dioda tipa IN5817 spojena je u seriju s panelom. Kada je baterija potpuno napunjena, struja koja se povlači iz solarne ploče je oko 50mA na 19V.

Kao ispitno opterećenje korištena je samoizrađena LED fitolampa na 4 fito-LED diode spojene u seriju snage 1 W, otpornik tipa MLT-2 s otporom od 30 Ohma spojen je serijski s LED diodama. Pri naponu od 12,6 V, struja koju troši lampa bit će oko 60 mA. Dakle, baterija od 1,2 Ah omogućuje napajanje ove svjetiljke oko 20 sati.

Općenito, sastavljena autonomna struktura pokazala se prilično učinkovitom s tehničkog gledišta. Ali s ekonomske točke gledišta, s obzirom na cijenu solarne baterije, baterije i upravljačke jedinice, slika je sumorna. Solarna baterija košta 2700 rubalja, baterija od 12 V 1,2 Ah košta oko 500 rubalja, upravljačka jedinica košta 400 rubalja. Autor je također pokušao koristiti dvije serijski spojene baterije od 6 V 12 A / h (koštat će oko 3000 r), autor takvu bateriju puni za 3-4 sunčana dana, dok struja punjenja doseže 270 mA.

Ukupni trošak rabljene opreme u minimalnoj konfiguraciji iznosi 3600 rubalja. Kao što vidite, ova fitolampa troši oko 0,8 vata. Pri stopi od 3,5 r/kWh, žarulja mora raditi iz mreže s 50% učinkovitosti napajanja, oko 640 000 sati ili 73 godine, samo da bi se opravdala cijena opreme. Istodobno, za takvo vremensko razdoblje nedvojbeno će biti potrebno nekoliko puta potpuno mijenjati opremu, degradaciju baterije i fotoćelija nitko nije otkazao.

Dijagram uređaja

Ove se ploče jako zagrijavaju, pa ćemo ih malo zalemiti preko PCB-a. Za to ćemo koristiti krutu bakrenu žicu za izradu nogu za PCB. Imat ćemo 4 komada bakrene žice da napravimo 4 noge za ploču. Za to možete koristiti i zaglavlja za igle umjesto bakrene žice.

Solarna ćelija je spojena na IN+ i IN- terminale ploče za punjenje TP4056. Dioda je umetnuta u pozitivni kraj za zaštitu od obrnutog napona. BAT+ i BAT- ploče se zatim spajaju na +ve i -ve krajeve baterije. To je sve što trebamo da napunimo bateriju.

Sada da napajamo Arduino ploču, moramo povećati izlaz na 5V. Stoga ovom krugu dodajemo pojačivač napona od 5V. Spojite -ve baterije na IN- pojačala i ve+ na IN+ dodavanjem prekidača između njih. Booster ploču smo spojili izravno na punjač, ​​ali preporučamo da tamo ugradite SPDT prekidač. Stoga, kada uređaj puni bateriju, ona se puni i ne koristi.

Solarne ćelije su spojene na ulaz punjača litij baterija (TP4056), čiji je izlaz spojen na litijsku bateriju 18560. Na bateriju je također spojen pojačivač napona od 5 V i služi za pretvaranje iz 3,7VDC u 5VDC.

Napon punjenja je obično oko 4,2 V. Ulaz za pojačivač napona varira od 0,9 V do 5,0 V. Tako će vidjeti oko 3,7 V na svom ulazu kada se baterija prazni i 4,2 V kada se puni.Izlaz pojačala za ostatak kruga održavat će ga na 5V.

Ovaj projekt će biti vrlo koristan za napajanje daljinskog snimača podataka. Kao što znate, napajanje je uvijek problem za daljinski snimač, a u većini slučajeva nema dostupne utičnice.

Slična situacija prisiljava vas da koristite neke baterije za napajanje strujnog kruga. Ali na kraju, baterija će umrijeti. Naš jeftin projekt solarni punjač bilo bi odlično rješenje za ovu situaciju.

Potreba

Pri maksimalnom napunjenju baterije, regulator će regulirati dovod struje do njega, smanjujući ga na potrebnu količinu kako bi kompenzirao samopražnjenje uređaja. Ako je baterija potpuno ispražnjena, tada će kontroler isključiti svako dolazno opterećenje na uređaju.

Potreba za ovim uređajem može se svesti na sljedeće točke:

1. Punjenje baterije je višestupanjsko;
2. Podešavanje uključivanja/isključivanja baterije prilikom punjenja/pražnjenja uređaja;
3. Spajanje baterije pri maksimalnom napunjenosti;
4. Povezivanje punjenja iz fotoćelija u automatskom načinu rada.

Regulator punjenja baterije za solarne uređaje važan je jer izvođenje svih njegovih funkcija u dobrom stanju uvelike produljuje život ugrađene baterije.

Dijagrami ožičenja

Postoje 3 moguće sheme za međusobno povezivanje solarnih panela, a to su: serijski, paralelni i serijsko-paralelni spoj. Sada više o njima.

serijska veza

U ovom krugu, negativni terminal prve ploče spojen je na pozitivni terminal drugog, negativ drugog na treći terminal, i tako dalje.Ono što daje takvu vezu - napon svih ploča će se dodati. Drugim riječima, ako želite odmah dobiti, na primjer, 220V, ovaj sklop će vam pomoći u tome. ali se rijetko koristi.

Uzmimo primjer. Imamo 4 panela s nazivnom snagom od 12V svaki, Voc: 22,48V (ovo je napon otvorenog kruga), dobivamo 48V na izlazu. Napon otvorenog kruga \u003d 22,48V * 4 \u003d 89,92V. dok maksimalna strujna snaga, Imp, ostaje nepromijenjena.

U ovoj shemi ne preporuča se korištenje ploča s različitim Imp vrijednostima, jer će učinkovitost sustava biti niska.

Paralelna veza

Ova shema omogućuje, bez podizanja napona ploča, povećanje struje. Uzmimo primjer. Imamo 4 panela nazivne snage od 12V svaki, napona otvorenog kruga 22,48V, struje u točki maksimalne snage 5,42A. Na izlazu iz kruga, nazivni napon i napon otvorenog kruga ostaju nepromijenjeni, ali maksimalna snaga će biti 5,42A * 4 = 21,68A.

Serijsko-paralelna veza

• Nominalni napon solarne ploče: 12 V. • Napon praznog hoda Voc: 22,48 V. • Struja u točki maksimalne snage Imp: 5,42 A.

Spajanjem 2 solarna panela u seriju i 2 paralelno na izlazu dobivamo napon od 24V, napon otvorenog kruga od 44,96V, a struja će biti 5,42A * 2 = 10,84A.

To omogućuje uravnotežen sustav i uštedu na opremi kao što je kontroler punjenja baterije, budući da emu neće morati izdržati veliki napon na svom vrhuncu. Krug također omogućuje korištenje ploča različite snage, na primjer, 2 do 12 V, za pretvaranje u 24 V. Najprikladnija mrežna opcija za dom.

Najbolji stacionarni solarni paneli

Stacionarne uređaje karakteriziraju velike dimenzije i povećana snaga. Postavljaju se u velikom broju na krovovima zgrada i drugim slobodnim površinama. Dizajniran za korištenje tijekom cijele godine.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
urednički rezultat

98%
kupci preporučuju ovaj proizvod

Model je izrađen pomoću PERC tehnologije, zahvaljujući kojoj je stabilan u nepovoljnim vremenskim uvjetima. Okvir od anodiziranog aluminija ne boji se oštrih udaraca i deformacija. Kaljeno staklo visoke čvrstoće s niskom UV apsorpcijom osigurava sigurnost ploče.

Nazivna snaga je 370 W, napon 24 V. Baterija može raditi na vanjskoj temperaturi od -40 do +85 °S. Diodni sklop ga štiti od preopterećenja i obrnutih struja, smanjuje gubitke učinkovitosti s djelomičnim zasjenjenjem površine.

prednosti:

• izdržljiv okvir otporan na koroziju;
• debelo zaštitno staklo;
• stabilan rad u svim uvjetima;
• dugi vijek trajanja.

Nedostaci:

velika težina.

Sunways FSM-370M se preporučuje za trajno napajanje velikih objekata. Izvrstan izbor za postavljanje na krov stambene ili poslovne zgrade.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
urednički rezultat

96%
kupci preporučuju ovaj proizvod

Značajka Delta BST-a je heterogena struktura monokristalnih modula. To je poboljšalo sposobnost panela da apsorbira raspršeno sunčevo zračenje i osigurava njegov učinkovit rad čak i u oblačnim uvjetima.

Maksimalna snaga baterije je 200 vati s dimenzijama 1580x808x35 mm. Kruta konstrukcija podnosi teške uvjete, dok ojačani okvir s drenažnim rupama osigurava stabilan rad panela tijekom lošeg vremena.Zaštitni sloj je izrađen od kaljenog antirefleksnog stakla debljine 3,2 mm.

prednosti:

• stabilan rad u teškim vremenskim uvjetima;
• ojačana konstrukcija;
• otpornost na toplinu;
• nehrđajući okvir.

Nedostaci:

složena instalacija.

Delta BST osmišljen je tako da osigurava dosljednu snagu tijekom cijele godine i pruža pouzdanu snagu dugi niz godina.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
urednički rezultat

90%
kupci preporučuju ovaj proizvod

Solarni panel Feron se ne boji teških uvjeta i stabilno funkcionira na temperaturi od -40..+85 °C. Metalno kućište je otporno na oštećenja i ne korodira. Snaga baterije je 60 W, dimenzije u obliku spremnom za korištenje su 35x1680x664 milimetara.

Ako je potrebno, transportna struktura može se lako sklopiti. Za udobno i sigurno nošenje osigurana je posebna torbica od izdržljive sintetike. Komplet također uključuje dva nosača, kabel s kopčama i kontroler, koji vam omogućuje da odmah stavite ploču u rad.

prednosti:

• otpornost na toplinu;
• stabilan rad u svim vremenskim uvjetima;
• izdržljiv kućište;
• brza instalacija;
• prikladan sklopivi dizajn.

Nedostaci:

visoka cijena.

Feron se može koristiti u svim vremenskim uvjetima. Dobar izbor za ugradnju u privatnu kuću, ali trebat će vam nekoliko ovih ploča da biste dobili dovoljno energije.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
urednički rezultat

85%
kupci preporučuju ovaj proizvod

Model je izrađen od polikristalnog silikona. Fotoćelije su prekrivene debelim slojem kaljenog stakla, što eliminira rizik od mehaničkih oštećenja i vanjskih čimbenika.Njihov vijek trajanja je oko 25 godina.

Snaga baterije je 120 W, dimenzije u stanju spremnom za korištenje su 128x4x67 centimetara. Komplet uključuje praktičnu torbu od materijala otpornog na habanje koja pojednostavljuje pohranu i transport ploče. Za jednostavnu ugradnju na ravnu površinu predviđene su posebne noge.

prednosti:

• zaštitni pokrov;
• brza instalacija;
• kompaktna veličina i laka za nošenje;
• dug radni vijek;
• izdržljiva torba uključena.

Nedostaci:

okvir je slab.

Woodland Sun House može puniti 12-voltne baterije. Izvrsno rješenje za ugradnju u seosku kuću, lovačku bazu i na druga mjesta udaljena od civilizacije.

Mogućnosti solarne veze

Solarni paneli se sastoje od nekoliko pojedinačnih panela. Kako bi se povećali izlazni parametri sustava u obliku snage, napona i struje, elementi su međusobno povezani, primjenjujući zakone fizike.

Spajanje nekoliko panela jedan na drugi može se izvesti pomoću jedne od tri sheme montaže solarnih panela:

• paralelno;
• dosljedan;
• mješoviti.

Paralelni krug uključuje međusobno povezivanje terminala istog imena, u kojem elementi imaju dva zajednička čvora konvergencije vodiča i njihovo grananje.

Uz paralelni krug, plusevi su spojeni na pluseve, a minusi na minuse, zbog čega se izlazna struja povećava, a izlazni napon ostaje unutar 12 volti

Vrijednost najveće moguće izlazne struje u paralelnom krugu izravno je proporcionalna broju spojenih elemenata. Načela za izračun količine navedena su u članku koji preporučujemo.

Serijski krug uključuje spajanje suprotnih polova: "plus" prve ploče na "minus" druge.Preostali neiskorišteni "plus" druge ploče i "minus" prve baterije spojeni su na kontroler koji se nalazi dalje duž strujnog kruga.

Ova vrsta veze stvara uvjete za protok električne struje, u kojoj postoji samo jedan način prijenosa energetskog nosača od izvora do potrošača.

Uz serijsku vezu, izlazni napon raste i doseže 24 volta, što je dovoljno za napajanje prijenosne opreme, LED svjetiljki i nekih električnih prijemnika

Serijski paralelni ili mješoviti krug najčešće se koristi kada je potrebno spojiti nekoliko skupina baterija. Primjenom ovog kruga mogu se povećati i napon i struja na izlazu.

Uz shemu serijsko-paralelnog povezivanja, izlazni napon doseže oznaku, čije su karakteristike najprikladnije za rješavanje većine kućanskih zadataka

Ova opcija je također korisna u smislu da u slučaju kvara jednog od strukturnih elemenata sustava, ostali spojni lanci nastavljaju funkcionirati. To značajno povećava pouzdanost cijelog sustava.

Princip sastavljanja kombiniranog kruga temelji se na činjenici da su uređaji unutar svake skupine spojeni paralelno. A povezivanje svih skupina u jednom krugu provodi se uzastopno.

Kombinirajući različite vrste priključaka, neće biti teško sastaviti bateriju s potrebnim parametrima. Glavna stvar je da broj spojenih ćelija treba biti takav da radni napon koji se dovodi do baterija, uzimajući u obzir njegov pad u krugu punjenja, premašuje napon samih baterija, a istovremeno i struju opterećenja baterije vrijeme osigurava potrebnu količinu struje punjenja.

Potreba

Pri maksimalnom napunjenju baterije, regulator će regulirati dovod struje do njega, smanjujući ga na potrebnu količinu kako bi kompenzirao samopražnjenje uređaja. Ako je baterija potpuno ispražnjena, tada će kontroler isključiti svako dolazno opterećenje na uređaju.

Potreba za ovim uređajem može se svesti na sljedeće točke:

1. Punjenje baterije je višestupanjsko;
2. Podešavanje uključivanja/isključivanja baterije prilikom punjenja/pražnjenja uređaja;
3. Spajanje baterije pri maksimalnom napunjenosti;
4. Povezivanje punjenja iz fotoćelija u automatskom načinu rada.

Regulator punjenja baterije za solarne uređaje važan je jer izvođenje svih njegovih funkcija u dobrom stanju uvelike produljuje život ugrađene baterije.