Как подключить ветрогенератор к аккумулятору

Как сделать аккумуляторную систему соединенной с сетью?

Автономные системы фотоэлектрические и ветроэлектрические системы содержат в своем составе аккумуляторы. Обычно ветрогенератор или солнечные батареи через контроллер заряда заряжают аккумуляторы, к аккумуляторам подключается батарейный инвертор, от которого питается нагрузка переменного тока напряжением 220В.

Автономные системы электроснабжения так и работают в отсутствие сети. Но бывают случаи, когда система создается без подключения к сети, а через некоторое время все-таки удается подключиться к сетям централизованного электроснабжения. В таком случае обычная автономная система начинает работать неэффективно по следующим основным причинам:

1. Батарейные инверторы, за исключением гибридных, не могут работать одновременно с сетью и подмешивать энергию от возобновляемого источника (ветряка или солнечной батареи) к сетевой. Приходится или выделять часть нагрузок в отдельную группу и питать их от «старой» автономной системы — т.е. фактически оставлять режим работы системы автономным даже при наличии подключения к сети. Как известно, в автономном режиме аккумуляторная батарея изнашивается в разы быстрее, так как работает в циклическом режиме заряда-разряда. Срок службы в таком режиме в 3-4 раза меньше, чем при работе в буферном режиме, когда АБ находится всегда в заряженном состоянии и изредка (при пропадании сетевого напряжения) разряжается.
2. Невозможно полностью использовать энергию от возобновляемого источника, так как режим потребления зачастую не совпадает с режимом генерации. Это особенность любой автономной системы электроснабжения — если аккумуляторы заряжены и нагрузка не потребляет всё, что генерируется солнечной батареей или ветряком, то контроллер снижает генерацию возобновляемого источника энергии и он вырабатывает меньше энергии, чем мог бы.
3. Часто в автономной системе используется инвертор, а не блок бесперебойного питания (ББП). Соответственно, для заряда аккумуляторов от сети при недостатке энергии от ВИЭ нужно добавлять зарядное устройство для аккумуляторов от сети. Подключать ЗУ нужно или вручную, или при помощи дополнительного устройства, следящего за напряжение на аккумуляторах (например Morningstar RD-1 ).
4. В лучшем случае в системе стоит блок бесперебойного питания с переключением сеть-аккумуляторы (такой, как, например, ББП МАП Энергия в режиме Эко или Prosolar Combi ). Они питают нагрузку от аккумуляторов, если АБ заряжены, и переключаются на сеть, если АБ разряжаются до определенного уровня. Недостатки те же — АБ работают в цикличном режиме и срок их службы сокращается.

Какой же выход? Возможно ли превратить автономную систему в соединенную с сетью и использовать энергию от ВИЭ максимально эффективно без ущерба для аккумуляторов?

Да, возможно! Основных вариантов 2, каждый имеет свои достоинства и недостатки.

1. Заменить имеющийся инвертор на гибридный, имеющий режим подмешивания энергии от АБ к сетевой для питания нагрузки. Есть гибридные инверторы, которые могут не только подмешивать энергию от АБ при питании нагрузки, но и отдавать излишки в сеть. Этот вариант предпочтителен, если одновременно нужно обеспечить резервное электроснабжение нагрузки при пропадании сетевого напряжения.
2. Если задача резервировать нагрузку не стоит, то можно использовать инвертор SolarWorx в режиме работы от аккумуляторной батареи. Этот инвертор существенно дешевле гибридного инвертора с подмешиванием и отдачей в сеть. Еще одно преимущество — подключаемая нагрузка не ограничивается мощностью инвертора SolarWorx, он работает как обычный сетевой инвертор, т.е. просто добавляет всю энергию от солнечных батарей или ветрогенератора в сеть.

Схема подключения по второму варианту приведена на рисунке ниже. Также, дополнительная информация есть на нашем основном сайте на странице про инвертор SolarWorx.

Использование контроллеров СБ для ветрогенераторов

В этой статье я расскажу о том можно-ли контроллеры созданные для солнечных батарей использовать в качестве контроллеров для ветрогенератоов. Расскажу некоторые нюансы и практические способы подключения контроллеров к ветрогенераторам. Многие уже меня спрашивали на счёт того можно-ли использовать солнечные контроллеры для ветрогенераторов и я говорю что нет. — просто так любой контроллер нельзя. А нельзя потому-что когда аккумулятор уже почти заряжен, то контроллер периодически или постоянно (ШИМ) импульсами отключает солнечную панель транзисторами, которые внутри этого контроллера. Отключает он солнечную панель чтобы аккумулятор не перезарядился. У некоторых контроллеров есть многостадийные режимы зарядки, но в общем все они так или иначе отключают солнечную панель.

По-этому если вы возьмёте и подключите ветрогенератор вместо солнечной панели, предварительно выпрямив переменное напряжение фаз в постоянное с помощью трёх-фазного диодного моста, то контроллер тоже его будет отключать ограничивая напряжение чтобы АКБ не перезарядился. Но напряжение отключенной солнечной панели в холостую всего 19-21 вольт, а вот если отключить ветрогенератор, особенно на сильном ветру, то его напряжение может оказаться значительно больше, при этом без нагрузки винт раскрутится ещё больше и напряжение на холостом ходу станет ещё выше. Ну и что? — скажете вы, ну и пускай — ветряк то контроллер отключил всё равно.

Ну во-первых ветрогенератор без нагрузки оставлять нельзя в сильный ветер, без нагрузки винт будет крутится на очень больших оборотах, сильно шуметь, и испытывать сильные ветровые перегрузки, от этого ветрогенератор может просто не выдержать и «скинуть» лопасти. Часто в таких случаях отрывает (ломает) лопасти, и не выдерживают слабые мачты и ветряки падают. По-этому винт ветрогенератора должен быть всегда под нагрузкой, и если АКБ заряжены то ветряк переключается на балластную нагрузку, на нагревательные тенны или резистор.

А во-вторых как я писал выше напряжение ветрогенератора без нагрузки может доходить применительно для ветряков на 12 вольт до 60-80 вольт, и даже более. А транзисторы солнечных контроллеров рассчитаны на напряжение около 40 вольт, но не все и далее мы рассмотрим это всё. И когда контроллер то напряжение подскочит до 50-60 вольт и более при сильном ветре, и в момент включения моментально сгорят входные транзисторы контроллера. То-есть контроллер сгорит от перенапряжения на входе, так-как транзисторы не рассчитаны на такое высокое напряжение, потому-что контроллер предназначен для солнечных панелей, у которых напряжение в холостую всего до 21 вольт если панель на 12 вольт (36 ФЭМ).

Контроллеры для ветрогенераторов, принцип работы

Контроллеры для ветрогенераторов никогда не отключают ветрогенератор и работают по двум основным принципам. Контроллеры для мощных ветрогенераторов обычно продаются с большим балластным резистором. И когда напряжение на аккумуляторе поднимится до 14-15 вольт то контроллер включает балласт и лишняя энергия от ветрогенератора сжигается на балласте. При этом и ветряк под нагрузкой и аккумулятор не перезаряжается. А так-же часто вместо этого резистора балластного подключают нагревательные тенны и греют воду лишней энергией, например подпитка отопления в доме.

Более простые контроллеры для маломощных ветрогенераторов просто тормозят ветрогенератор замыкая фазы генератора. Обычно они работают так, когда напряжение поднимется до 15 вольт, то контроллер замыкает обмотки генератора и винт останавливается, и ветряк так и стоит пока напряжение не опустится до 13,5 вольт, тогда контроллер отпускает ветряк, он снова раскручивается и работает пока напряжение не достигнет 15 вольт. У разных контроллеров могут отличаться настройки срабатывания, но в общем принцип работы такой.

Солнечные контроллеры для ветрогенератора

Но большинство современных контроллеров для солнечных панелей можно настроить для работы с ветрогенераторами. Такие контроллеры имеют дисплеи и кнопочки для настройки, это как раз то что и требуется от контроллера. Самое основное это чтобы была возможность настройки выхода (Load) контроллера, это те контакты где нарисована лампочка. Если настойки Load можно изменять то на этот выход можно подключить балласт и настроить пороги срабатывания. Ниже рисунок подключения.

Принцип работы с ветрогенератором такой: Сам ветрогенератор подключается как солнечная панель на вход контроллера, естественно на ветрогенератор нужно поставить диодный мост чтобы на контроллер подать уже выпрямленное напряжение плюс и минус. Аккумулятор подключается штатно так-же как и обычно на своё место на контактах. А на выход Load контроллера мы подключаем балласт, это может быть нагревательный тенн, лампочки или резистор. Мощность балласта должна быть такой-же как и максимальная мощность ветрогенератора. Например если ветряк выдаёт до 300 ватт, то и балласт нужен мощностью 300 ватт, например набрать лампочек на 300 ватт мощности.

Ветрогенератор нужно подключать остановленный и в самую последнюю очередь после настройки контроллера. Сам контроллер настраивается так, кнопочками сначала поднимаем порог отключения (change off) как можно выше, например до 17-20 вольт, это для того чтобы контроллер не отключил ветряк даже если ветряк окажется мощнее балласта и напряжение кратковременно поднимется до 16-17 вольт. Некоторые модели позволяют поднять напряжение только до 15 вольт, но выставляем максимум, и тогда балласт обязательно мощнее ветряка. Далее настраиваем включение балласта, вставляем параметр (Load on) на 14,5-15 вольт, чтобы балласт включился при этом напряжении, и выставляем (Load off) на 13,5 вольт. Как настройки установлены то можно подключать и запускать ветрогенератор.

Теперь когда напряжение на аккумуляторе поднимется до установленных 14,5-15 вольт, то включится балласт и пока напряжение не просядет до 13,5 вольт от не выключится. Ветрогенератор при этом не отключится и будет всегда под нагрузкой. Ниже небольшое видео с тестированием подобного солнечного контроллера для работы с ветряком.

При этом как вы понимаете сам контроллер должны быть на тот ток что может выдать ветрогенератор. Например на видео контроллер на 30А, на него можно подключить ветрогенератор с максимальным током зарядки до 30А, и балласт до 30А максимум. При этом контроллер на дисплее так-же будет показывать все параметры, ток зарядки и напряжение что очень удобно.

Но можно использовать и слабые контроллеры для мощных ветряков, только ветрогенератор подключается не к контроллеру, а напрямую на аккумулятор. Контроллер подключается к аккумулятору отдельно, и балласт тоже подключается отдельно через реле. К контактам контроллера Load подключается реле, которое будет включать-выключать балласт, параметры включения настраиваются и контроллер уже по выставленному напряжению будет управлять балластом. В этом случае контроллер просто управляет реле, отслеживая напряжение на аккумуляторе. Но зато можно использовать дешёвый контроллер, и установив мощное реле можно подключать мощный балласт.

Так-же можно использовать контроллеры без всяких изменений, но тогда нужно быть уверенным что напряжение подключенного ветррогенератора не превысит напряжение пробоя транзисторов контроллера. Есть контроллеры 12/24 вольта с транзисторами на 80-100 вольт и даже до 150 вольт, и если ваш ветряк максимально без нагрузки выдаёт меньше напряжение то можно его подключать как солнечную панель. Но трёх-лопастные скоростные ветряки лучше не подключать так-как на сильном ветре винты без нагрузки могут не выдержать перегрузок и обороты сильно вырастают и напряжение всё-таки может превысить максимально допустимое и контроллер сгорит.

Но вот для тихоходных много-лопастных ветряков солнечные контроллеры более подходят, особенно если есть механическая защита от сильного ветра, когда винт уходит — отворачивается при сильном ветре. Если есть защита от сильного ветра складыванием хвоста то её можно настроить на более раннее срабатывание чтобы винт уходил раньше и напряжение даже отключенного контроллером ветряка не превысило максимально допустимое. Тогда и ветрогенератор будет отлично работать с солнечным контроллером.

Управление балластом для ветрогенераторов на 220 вольт

Так-же некоторые люди хотят использовать ветрогенератор для отопления и при этом ветрогенератор должен работать на тенны 220 вольт. Но если соединять тенны напрямую с ветрогенератором, то винт не может раскрутится до своей быстроходности и не выдаёт свою мощность. В итоге ветрогенератор очень плохо работает на тенны и не разгоняется, а на слабом ветру вообще останавливается. Как выход из ситуации надо подключать тенны только после того как ветряк разгонится.

Ниже схема работы для ветрогенераторов на 220 вольт. Принцип работы такой: для питания контроллера используется понижающий трансформатор на 12/220 вольт. А контроллер управляет твердотельными реле, которые подключаются к переменному напряжению генератора. Пороги срабатывания настраиваются на контроллере. Контроллер питается от 12 вольт через понижающий трансформатор, а напряжение трансформатора прямо зависит от напряжения генератора.Если ветррогенератор будет давать 100 вольт, то трансформатор выдаст 5 вольт примерно. Если ветряк выдаст 200 вольт, то на выходе трансформатора будет 10 вольт, в общем прямая зависимость. И таким образом можно настроить срабатывание реле, которые включают тенны.

Например вы хотите чтобы тенны включались при 200 вольт ветрогенератора, при этом значит контроллер питающийся от трансформатора видит 10 вольт, вот выставляем включение (Load on) на 10 вольт, и реле будут включаться при этом напряжении. А выключение при 9.5 вольт, это где то 190 вольт.

Суть всего этого я думаю вам понятна, я сам уже проверил работоспособность контроллера с балластом и балласт прекрасно работает и включается и выключается при заданных параметрах. Без балласта не пробовал, но мне попадался положительный опыт других людей подтверждающий описанное выше. Так-же сейчас для двух мощных (1 и 2кВт) ветрогенераторов установлены солнечные контроллеры на 48 вольт, на выходы Load которых подключён балласт и скоро будут практические данные и видео. На этом пока всё — спасибо что читаете.

• Аккумуляторы MNB-battery (AGM, GEL)
• Инверторы CyberPower (ИБП)
• Солнечные батареи SOLMEA
• tdvolt.ru — источники бесперебойного питания
• ИБП CyberPower

Подробная схема подключения ветрогенератора: прямое соединение ветряка с аккумулятором

Порядок подключения ветрогенератора является важным моментом эксплуатации устройства, от которого зависит возможность выполнения комплектом своих функций, сохранность оборудования в рабочем состоянии и долговечность аппаратуры. Неправильное подключение может вывести из строя отдельные узлы, аккумуляторные батареи. Для того, чтобы исключить возможность ошибки, надо заранее уяснить себе схему присоединения элементов комплекса друг к другу, правильное подключение балласта и нагрузки.

Как правильно подключить ветрогенератор?

Прежде, чем начинать рассмотрение правил подключения, надо определиться с составом комплекта. Ветрогенератор представляет собой целую систему оборудования, из которого вращающийся ветряк — только преобразователь энергии ветра во вращательное движение, заставляющее функционировать генератор.

Дальше напряжение подается на контроллер сигнала. Это прибор, следящий за состоянием аккумуляторных батарей. Если они загружены полностью, контроллер переключает их с режима зарядки на режим потребления, параллельно включая балластное сопротивление (потребитель) для снятия лишнего заряда.

Напряжение с аккумуляторов идет на инвертор, который преобразует постоянный ток аккумуляторов в стандартные 220 В, 50 Гц, которые питают бытовую технику, освещение и прочие приборы потребления.

Основные схемы

Возможны различные схемы подключения ветрогенератора. Основная коммутация остается неизменной, варианты касаются только присутствия дополнительного источника энергии. Различают:

• питание только от ветроустановки
• ветрогенератор работает в паре с сетевым электричеством. При разряде аккумуляторов происходит переключение на сетевые ресурсы, после зарядки батарей установка вновь переключается на обеспечение потребителей
• подключение параллельно с бензогенератором. Разряд батарей инициирует запуск бензогенератора, затем обратное подключение ветряка
• параллельное подключение с солнечными батареями. Один из наиболее часто встречающихся комплектов. Используются солнечные батареи, работающие параллельно с ветряком и, по необходимости, берущие на себя основное обеспечение потребителей
• на Западе излишки выработанной энергии сбрасываются в сеть, за что владелец ветряка получает некоторую плату. В России такого оборудования пока не имеется, поэтому излишки попросту утилизируются с помощью балластных сопротивлений.

Сетевая схема подключения

Сетевая схема представлена в двух вариантах:

• сетевая схема без аккумуляторов. Выработанная энергия отдается в сеть, а потребители питаются из нее. Владелец платит только за разницу между выработанной и потребленной энергией. В России такой вариант не реализован
• сетевая схема с аккумуляторами. В данном случае подключение к сети используется только при разряде аккумуляторов, т.е. сетевые ресурсы используются как гарантия.

Такая схема подключения имеет свои достоинства и недостатки, но для того, чтобы она была действительно выгодной, надо, чтобы выработанной энергии хватало на обеспечение большого количества потребителей, а оборудование стоило довольно дешево. В противном случае проще постоянно пользоваться сетевой энергией, а ветряк держать на случай внезапных перебоев. Так будет надежнее, проще и появится возможность увеличить срок службы ветрогенератора.

Как подключить контроллер к ветрогенератору?

Контроллер — это самый первый прибор, на который подается напряжение, выработанное генератором. Подключение контроллера производится посредством специальных клемм. Генератор подключается ко входу, а выходные клеммы соединяются с аккумуляторными батареями.

Функции контроллера могут быть значительно расширены, он способен производить мониторинг состояния аккумуляторов, следить за напряжением от генератора и вовремя переключать систему на сетевое питание.

Функционал контроллера полностью зависит от того, кто его собирал (заводское исполнение или самоделка), от типа конструкции, модели и т.д.

Существует множество схем для самостоятельного изготовления, в которых всего несколько простых деталей. Такие схемы легко реализуются даже людьми с начальной подготовкой, они надежны и нетребовательны. При самостоятельном изготовлении ветряка такие схемы обеспечивают полноценное функционирование, а отсутствие каких-то дополнительных возможностей не является значительным минусом. Чем меньше элементов в схеме, тем она надежнее и меньше подвержена отказам или поломкам, поэтому вариант наиболее удачный.

Подключение ветряка к аккумулятору

Подключение аккумулятора к генератору производится через выпрямитель — диодный мост. Аккумуляторные батареи нуждаются в постоянном токе, а генератор ветряка выдает переменку, причем, весьма нестабильную по амплитуде. Выпрямитель изменяет переменный ток, модифицируя его в постоянный. Если генератор трехфазный, то необходимо использовать трехфазный выпрямитель, на это надо обращать особенное внимание.

Прямое подключение ветряка к аккумулятору — опасное решение, поскольку параметры напряжения, выдаваемого ветряком, не имеют стабильности. Резкое повышение напряжения, выходящее за пределы номинала батарей, способно вывести их из строя.

Аккумуляторы обычно не новые, они способны закипеть. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать хотя бы простенький контроллер, изготовленный из реле-регулятора. Он вовремя отключит зарядку и сохранит работоспособность аккумуляторных батарей. В любом случае не следует экономить на оборудовании и сокращать состав комплекта, так как от него зависит полноценная работа всей ветроустановки.

Подключение однофазного ветрогенератора к трехфазному контроллеру

Однофазный генератор может быть подключен к трехфазному контроллеру либо на одну фазу, либо параллельно на все три. Более правильным вариантом считается использование одной фазы, т. е. ветряк подключается к двум контактам — защемляющему и одному фазному. Это обеспечит правильную обработку напряжения и выдачу его на приборы потребления.

В целом, использование таких разнородных устройств нецелесообразно. Кроме того, путаница с вариантами подключения способна создать значительную угрозу целостности оборудования, что недопустимо. При сборке комплекта надо сразу определиться с его составом и типом смежных приборов, чтобы не допустить использования разноплановых устройств в единой связке. Допускать рискованные соединения можно только подготовленным людям, являющимися специалистами в электротехнике, хотя сами они подобные действия решительно отвергают.

Ответ на вопрос

Мы купили ветрогенератор 1 кВт/ 24 В ( три фазы) Пригласили электрика для подключения: Инвертор 3 кВт/ 24 В Контроллер ветряка 1 кВт/ 24 В Аккумуляторы AGM 200/ 12 — 4 шт Установили его на мачту 6 м. Подсоединили кабель (около 15 м) по 4 мм до контроллера. Ветрогенератор подключили к контроллеру. Контроллер подключили к аккумуляторам. Аккумуляторы подключили к инвертору. Ветрогенератор стартует при скорости ветра около 3,5 м/с, но заряд не дает. Вот показания, которые снял электрик, скорость 5 м/с (ветрогенератор не отключали от контроллера и инвертора): С ветрогенератора на контроллер, переменное напряжение — 19,5 В/ 2 А с каждой фазы. С контроллера ветрогенератора на Аккумулятор — 28 В/ 2 А. Инвертор на дисплее показывает зарядку от ветрогенератора на аккумуляторы — 0 А. Показания замеряли при подключенных аккумуляторах, контроллере и инверторе. Может я что то не так делаю? Может мы не правильно измеряем? Может надо отключать контроллер от аккумуляторов? И тогда измерять ампер и вольт? Если увеличивается скорость ветра — увеличивается сила тока Ампер? Или это бракованный ветрогенератор?

Здравствуйте! Скорее всего дело именно в неисправности контролера заряда аккумуляторов, есть еще вариант, что Ваши аккумуляторы полностью заряжены и зарядка просто не идет, но могут быть варианты. Проверьте правильно ли Вы скоммутировали аккумуляторы, они должны давать на инвертор 24В, у Вас 4 АКБ по 12В, тут можно и ошибиться, надо подключать двумя группами по 2, если подключить не правильно, то даже разряженные аккумуляторы смогут давать такой ток, что контроллер подумает, что у них заряд 100%+.

К сожалению сказать правильно ли Вы измеряете и все ли делаете так как надо я не могу. Контроллер от аккумуляторов отключать точно не надо — все должно работать в связке. Да, все верно — больше скорость ветра — больше ток.

Прошу прощения за долгий ответ.