Comment fabriquer un contrôleur pour éolienne : structure, principe de fonctionnement, schéma de montage

La construction mécanique de l'éolienne, dans sa forme pure, ne représente qu'une partie d'une installation éolienne complète. Un système pleinement opérationnel, en plus de la structure mécanique, comporte également plusieurs composants électroniques.

Ainsi, par exemple, il est obligatoire d'avoir un contrôleur pour éolienne – un appareil conçu pour stabiliser les paramètres de charge de la batterie pendant le fonctionnement de l'éolienne.

Examinons les fonctions de cet appareil et présentons des schémas d'assemblage du contrôleur de vos propres mains. De plus, nous soulignerons les particularités de fonctionnement et la pertinence d'acheter un ensemble électronique chinois pour l'éolienne.

Éoliennes et contrôleurs de charge de batterie

S'il est tout à fait possible de fabriquer soi-même l'éolienne mécanique, est-il possible de fabriquer également de ses propres mains le contrôleur de l'éolienne ?

Pour avoir une certaine idée des contrôleurs d'éoliennes et reproduire cette technique de vos propres mains avec succès, des connaissances de base sur ces appareils ne seront pas superflues.

Le contrôleur qui gère les batteries d'accumulateurs est avant tout chargé de contrôler le processus de charge de la batterie. C'est sa fonction principale, mais on peut la décomposer en plusieurs sous-fonctions.

Par exemple, une fonctionnalité surveille le courant de charge et le courant d'autodécharge. Une autre fonctionnalité effectue des actions visant à mesurer la température et la pression. Une troisième est responsable de la compensation de la différence des flux énergétiques, lorsque la charge de la batterie a lieu en même temps que la consommation de courant par la charge.

Contrôleur de charge de batterie pour éolienne de faible puissance. Le contrôle de certains paramètres du système s'effectue via un écran LCD intégré à la structure.

Les appareils fabriqués industriellement disposent d'une fonctionnalité complète. On ne peut pas en dire autant des constructions amateurs. Les dispositifs réalisés à la maison sur la base de solutions de circuits très simples sont des contrôleurs loin d'être des modèles parfaits.

Néanmoins, ils fonctionnent et permettent d'exploiter assez efficacement différents types d'éoliennes. En règle générale, les constructions artisanales ne réalisent qu'une seule fonction : la protection contre les surtensions et les décharges profondes.

Une des nombreuses variations de contrôleurs pour éoliennes fabriqués à la main. Ces constructions se distinguent par des solutions techniques simples et une exécution de montage très basique.

Pourquoi l'incorporation d'un contrôleur dans le système d'éolienne est-elle obligatoire ?

Parce que, en mode d'alimentation énergétique de la batterie sans utiliser de contrôleur, il faut s'attendre à des conséquences désagréables :

1. Dégradation de la structure de la batterie en raison de processus chimiques non contrôlés.
2. Augmentation incontrôlée de la pression et de la température de l'électrolyte.
3. Perte par la batterie de sa capacité de recharge en raison d'une décharge prolongée.

Le contrôleur de charge pour le circuit d'une installation éolienne est généralement réalisé sous la forme d'un module électronique séparé. Ce module est amovible et rapidement déconnectable. Les appareils fabriqués industriellement sont obligatoirement équipés d'une indication des modes et des états – lumineuse ou transmise visuellement via un écran.

En pratique, deux types de dispositifs peuvent être utilisés : ceux intégrés directement dans le corps de l'éolienne et ceux connectés à la batterie.

Solutions de circuits pour auto-assemblage

Depuis l'apparition des premières éoliennes artisanales, le nombre de solutions de circuits de contrôleurs a été multiplié. Nombre de ces développements sont loin d'être parfaits, mais il existe aussi des options qui méritent d'être examinées.

Pour un usage domestique, les schémas simples, nécessitant peu d'investissements financiers, efficaces et fiables, sont bien sûr pertinents.

En partant de ces exigences, vous pouvez commencer par un contrôleur pour éolienne basé sur des relais-régulateurs automobiles. Dans ce schéma, on peut utiliser aussi bien des relais avec contact de commande négatif que des relais avec contact de commande positif.

Cette option séduit par son faible nombre de composants et son montage très simple. Il ne faut qu'un relais, un transistor de puissance (à effet de champ) et une résistance.

Un schéma de contrôleur tracé à la main par un électronicien. Tout y est simple et clair sans mots superflus. C'est également le cas pour la technicité de la solution. Un minimum de composants – un maximum d'économies (+)

Ce schéma s'appelle « ballast », car il utilise une charge supplémentaire sous la forme d'une ampoule à incandescence ordinaire. Ainsi, la liste des composants est complétée par un élément supplémentaire : l'ampoule.

On utilise une ampoule automobile (ou plusieurs) de 12 volts en fonction de la puissance du système. On peut aussi employer à la place de cet élément une résistance de charge d'un autre type : une résistance de forte puissance, un radiateur électrique, un ventilateur, etc.

Fonctionnement du circuit « ballast » avec le négatif

L'action du relais-régulateur automobile est directement liée au niveau de charge de la batterie. Si la tension aux bornes de la batterie dépasse 14,2 volts, le relais s'active et ouvre le circuit négatif du transistor de puissance.

À son tour, la jonction du transistor s'ouvre, connectant l'ampoule à incandescence à la batterie. Ainsi, le courant de charge est dévié à travers le filament de l'ampoule. Lorsque la tension aux bornes de la batterie diminue, le processus inverse se produit. Cela permet de maintenir un niveau de tension stable de la batterie.

Comment fonctionne le circuit « ballast » avec le positif

Une variante légèrement modernisée du contrôleur de charge « ballast » pour éolienne est le deuxième schéma avec un relais-régulateur à contact de commande positif. Par exemple, des relais de voitures de marque « VAZ » conviennent.

La différence par rapport au schéma précédent réside dans l'utilisation d'un relais statique, par exemple le GTH6048ZA2 pour un courant de 60 A au lieu du transistor. Les avantages sont évidents : le schéma est encore plus simple tout en étant plus fiable et plus efficace.

Une autre solution de conception de circuits très simple pour assembler un contrôleur de charge de batterie pour éolienne. L'efficacité et la fiabilité du circuit sont améliorées par l'utilisation d'un relais statique (+)

La particularité de cette solution simple est la connexion directe aux bornes de la batterie du générateur éolien. Les conducteurs du contrôleur de charge sont également branchés directement sur les contacts de la batterie.

En réalité, ces deux parties du circuit ne sont pas connectées entre elles. La tension de l'éolienne est appliquée en permanence à la batterie. Lorsque la tension aux bornes de la batterie atteint 14,2 V, le relais statique connecte la charge pour la décharge. Ainsi, la batterie est protégée contre la surcharge par l'appareil.

Ici, la charge ballast peut êtere autre qu'une lampe à incandescense. Il est tout à fait possible de connecter tout autre dispositif conçu pour un courant allant jusqu'à 60 A. Par exemple, un radiateur électrique tubulaire.

Ce qui est également important dans ce circuit, c'est que l'action du relais statique est caractériseé par une amplitude croissant progressivement. En substance, on observ l'effet d'un contrôleur PWM fabriquée professionnellement.

Version plus complexe du schéma du contrôleur

Si la version précédente de la solution de circuit du contrôleur de charge de batterie ne faisait que rappeler un dispositif PWM (modulation de largeur d'impulsion), ici ce principe est mis en œuvre concrètement.

Ce circuit de contrôleur pour éolienne avec gérérateur triphasé présent quelques complexités, car il implique l'utilisation de circuits intégrés – en particulier, des amplificateurs opérationnels à transistors à effet de champ dans le cadre de l'ensemble TL084.

Cependant, sur la carte de circuit imprimé, tout semble moins compliqué que sur une feuille de papier.

Solution de circuit pour assembler un contrôleur soi-même, utilisant le micro-assemblage TL084. Le principe de fonctionnement est également basé sur l'utilisation d'un relais pour commuter les modes, mais il est possible de régler les points de coupure (+)

Comme dans les solutions précédentes, un relais est utilisée comme élément de commutation pour la charge ballast. Le relais est conçu pour fonctionner avec une batterie 12 V, mais on peut choisir un modèle pour 24 V si souhaitée.

La résistance ballast est réalisée sous forme d'une résistance de puissance (enroulement de nicrome sur céramique). Pour régler la plage de tension de fonctionnement (11,5-18 V), le circuit utilise des résistances variables incluses dans le circuit de commande du micro-assemblage TL084.

Un tel contrôleur de charge de batterie d'éolienne fonctionne de la manière suivante. Le courant triphasé provenant de l'éolienne est redréssé par des diodes de puissance.

À la sortie du pont de diodes, une tension continue est produite, qui est appliquée à l'entrée du circuit via les contacts du relais, une diode supplémentaire, la batterie, puis au régulateur interne (78L08) et à l'entrée de l'ensemble TL084.

Le moment de la commutation du trigger dans l'un des états est déteriminée par les valurs des résistances variables (Low V et High V) des seuils de tension inférieur et supérieur.

Tant que la tension aux bornes de la batterie ne dépasse pas 14,2 volts (correspondant à la valeur de réglage R High V), la charge est effectuée. Dès que les valeurs augmentent, l'amplificateur opérationnel TL084 envoie un signal à la base du transistor qui commande le relais.

Un produit réalisé par vos soins selon le schéma avec le micro-assemblage TL084. Tout est extrêmement simple, même au lieu d'un circuit imprimé de qualité, on a choisi une plaque de montage en l'air. De tels détails font toujours le charme des constructions artisanales.

Le relais s'active, le circuit d'alimentation est coupé et se ferme sur une résistance de ballast. La décharge par le ballast se poursuit jusqu'à ce que la batterie soit proche de la valeur de réglage de la résistance variable Low V.

Dès que cette valeur est atteinte, le deuxième amplificateur opérationnel TL084 commute le circuit dans l'état inverse. Ainsi fonctionne le contrôleur.

Alternative électronique chinoise

Fabriquer son propre contrôleur d'éolienne par vos soins est une affaire prestigieuse. Mais compte tenu de la rapidité d'évolution des technologies électroniques, le sens de l'auto-assemblage perd souvent de sa pertinence. De plus, la plupart des schémas proposés sont déjà obsolètes.

Il revient moins cher d'acheter un produit déjà prêt, fabriqué professionnellement avec une haute qualité de montage et des composants électroniques modernes. Par exemple, vous pouvez acheter un appareil adapté à un prix raisonnable sur Aliexpress.

L'offre sur le site chinois est impressionnante. Les contrôleurs pour éoliennes de différents niveaux de puissance sont vendus à partir de 10 €. Si l'on se base sur ce montant, du point de vue de l'assemblage de l'appareil par vos soins, le jeu n'en vaut vraiment pas la chandelle.

Par exemple, parmi les offres du portail chinois, il y a un modèle pour une éolienne de 600 watts. L'appareil, d'un coût de 10,70 €, peut fonctionner avec des batteries 12/24 volts, avec un courant de travail allant jusqu'à 30 A.

Un contrôleur de charge de qualité décente, conçu pour une éolienne de 600 watts, en version chinoise. Un tel appareil peut être commandé de Chine et reçu par la poste en environ un mois à un mois et demi.

Le boîtier tout temps de qualité du contrôleur, mesurant 100x90 mm, est équipé d'un puissant dissipateur thermique. La réalisation du boîtier correspond à la classe de protection IP67. Plage de températures ambiantes de -35 à +75°C. Une indication lumineuse des modes d'état de l'éolienne est affichée sur le boîtier.

La question se pose : quel intérêt de perdre du temps et de l'énergie à assembler une simple construction par vos soins alors qu'il est réellement possible d'acheter quelque chose de similaire et de techniquement sérieux ?

Et si ce modèle ne suffit pas, les Chinois ont des options vraiment « performantes ». Ainsi, parmi les nouvelles arrivages, un modèle de 2 kW pour une tension de travail de 96 volts s'est démarqué.

Produit chinois de la nouvelle liste d'arrivage. Il assure le contrôle de la charge des batteries en travaillant de pair avec un générateur éolien de 2 kW. Il accepte une tension d'entrée jusqu'à 96 volts.

Certes, le coût de ce contrôleur est déjà cinq fois plus élevé que celui du développement précédent. Mais encore une fois, si l'on compare les coûts de fabrication d'un objet similaire par soi-même, l'achat semble une solution rationnelle.

La seule chose qui dérange dans les produits chinois, c'est qu'ils ont tendance à cesser de fonctionner de manière inattendue dans les cas les plus inopportuns. Par conséquent, l'appareil acheté doit souvent être amélioré – naturellement, par soi-même. Mais c'est beaucoup plus facile et simple que de fabriquer un contrôleur de charge pour éolienne à partir de zéro.

Pour les amateurs de bricolage, notre site propose une série d'articles consacrés à la fabrication d'éoliennes :

1. Éolienne DIY à partir d'un alternateur automobile : technologie de montage de l'éolienne et analyse des erreurs
2. Comment fabriquer des pales d'éolienne soi-même : exemples de fabrication artisanale de pales d'éolienne
3. Éolienne DIY à partir d'une machine à laver : instructions de montage d'une éolienne
4. Comment calculer une éolienne : formules + exemple pratique de calcul

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le désir de fabriquer soi-même un équipement pour un usage domestique est parfois plus fort qu'une solution plus simple – l'achat d'un appareil bon marché. Découvrez le résultat dans la vidéo :

En évaluant les perspectives de fabrication de composants électroniques par soi-même, indépendamment de leur fonction, on se heurte à l'idée que l'ère des « bricoleurs » touche à sa fin.

Le marché est saturé d'appareils électroniques prêts à l'emploi et de composants modulaires pour pratiquement chaque produit ménager. Il ne reste plus qu'une seule chose aux amateurs d'électronique : s'occuper du montage de kits maison.

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