Для чего нужен контроллер заряда для солнечной батареи?
Аккумуляторы были изобретены для того, чтобы в них запасать энергию. Поэтому они нашли широчайшее применение в альтернативной энергетике, в установках малых и крупных масштабов. Но есть ряд проблем:
Контроллер заряда солнечной батареи как раз и нужен для того, чтобы преобразовать энергию, которую отдают устройства в правильный для аккумулятора «вид». С его помощью потоки энергии распределяются таким образом, чтобы обеспечить зарядку приборов в правильном режиме.
Устройство не только помогает зарядить аккумулятор, но и благодаря тому, что этот процесс становится достаточно оптимизированным – срок ее жизни значительно продлевается.
Порядок подключения контроллера солнечных панелей
На что смотреть при выборе?
Некоторые батареи продаются с возможностью использования в цепях 12 и 24 вольта, например, BlueSolar MPPT.
Ток заряда – характеризует скорость зарядки ваших АКБ. Обычно его выбирают по формуле «Емкость/10», т.е. для аккумулятора емкостью в 50 А/ч достаточно тока в 5 А. Однако, если у вас стоит целая батарея аккумуляторов, общей емкостью в 200 А/ч, тогда понадобится контроллер способный выдать ток до 20 А, это минимум.
Важно! Лучше если ваш контроллер будет выдавать ток, превышающий предполагаемый на 20 процентов, т. е. для описанной выше ситуации нужно примерно 25 А. Если вы установите слишком слабый контроллер заряда, возникнут проблемы с тем, что мощность солнечных панелей будет чрезмерной, при этом аккумуляторы не успеют зарядиться. Тогда как нагрузка будет высаживать их с расчетной скоростью.
Принцип действия
Для разных видов контроллеров, приведенных выше, принцип действия следующий:
Прежде чем изучить инструкцию по применению контроллера, необходимо запомнить три параметра, которые необходимо соблюдать при эксплуатации данных электронных устройств, это:
- Входное напряжение устройства должно превышать на 15 – 20% напряжение «холостого хода» солнечной панели.
- Для ШИМ (PWM) аппаратов — номинальный ток должен превышать на 10% ток короткого замыкания в линиях подключения источников энергии.
- MPPT — контроллер должен соответствовать мощности системы, плюс 20% от этого значения.
Для успешной эксплуатации прибора необходимо изучить инструкцию по его эксплуатации, которая всегда прилагается к подобным электронным устройствам.
Инструкция информирует потребителя о следующем:
- Перед установкой и настройкой контроллера, необходимо отключить солнечные панели и аккумуляторные батареи от прибора посредством коммутационных аппаратов;
- Исключить попадание воды на электронный прибор;
- Контактные соединения должны быть плотно затянуты, дабы избежать их нагрева в процессе работы.
- Технические характеристики устройства – этот раздел позволяет выбрать прибор по предъявляемым к нему требованиям в конкретной схеме и месте установки.
- Месту и пространственному размещению устройства;
- Указываются габаритные размеры до инженерных сетей и устройств, а также элементов строительных конструкций, по отношению к монтируемому прибору;
- Даются установочные размеры для мест крепления устройства.
- Способы включения в систему – данный раздел объясняет потребителю к какой клемме и как, следует выполнить подключение, для запуска в работу электронного прибора.
- В какой последовательности следует выполнять включение прибора в рабочую схему;
- Указываются недопустимые действия и мероприятия при включении прибора.
- Настройка прибора – важная операция, от которой зависит работа всей схемы солнечной электростанции, ее надежность.
- Какие индикаторы и как сигнализируют о режиме работы прибора и его неисправностях;
- Дается информация как настроить нужный режим работы устройства по времени суток, режимам нагрузок и иным параметрам.
- Виды защиты – в этом разделе сообщается от каких аварийных режимов защищено устройство.
- Защита от короткого замыкания в линии соединяющей прибор с солнечной панелью;
- Защита от перегрузки;
- Защита от короткого замыкания в линии соединяющей прибор с аккумуляторной батареей;
- Неправильное подключение солнечных панелей (обратная полярность);
- Неправильное подключение аккумуляторной батареи (обратная полярность);
- Защита от перегрева устройства;
- Защита от высокого напряжения вызванного грозой или иными атмосферными явлениями.
- Ошибки и неисправности – этот раздел разъясняет как действовать, если по какой-то причине прибор работает неправильно, или вообще не работает.
Солнечный контроллер заряда: что это такое, виды и как сделать своими руками
- Поверка и обслуживание – в этом разделе дается информация какие профилактические мероприятия необходимо выполнять, для обеспечения безаварийной работы устройства.
- Гарантийные обязательства – указывается срок, в течение которого прибор может быть отремонтирован за счет производителя устройства, при условии правильной эксплуатации, в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Как сделать своими руками
В основу работы подобного устройства заложен принцип – когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает установленного уровня, зарядка прекращается, и при снижении напряжения на клеммах аккумуляторов – зарядка возобновляется.
Подобный прибор может быть собран по следующей схеме:
Контроллер заряда собранный по данной схеме будет обладать следующими характеристиками:
- Напряжение заряда аккумулятора регулируется, номинальная величина – 13,8 В;
- Отключение потребителя настраивается, номинальное значение – 11 В;
- Включение нагрузки при напряжении на аккумуляторе в 12,5 В.
Электронные компоненты схемы могут быть заменены на аналоги, без изменения физических свойств.
Настройка схемы
Перед началом настройки временно разорвите цепь выхода компаратора U1-2.
Операции настойки выполняются в следующей последовательности:
- Подключите к выходу контроллера заряженную примерно на 50-60% аккумуляторную батарею небольшой мощности, например 7 А·ч от источника бесперебойного питания. Как правило, такие аккумуляторы есть в арсенале мастера.
- Проверьте наличие опорного напряжения 8 В.
- Подключите к входу контроллера регулируемый источник 10-24 В с током до 2 А через сопротивление 5 Ом, имитируя подключение солнечной батареи.
- Медленно поднимая напряжение, контролируйте состояние выхода компаратора U1-1. Если при напряжении, равном номинальному напряжению панели, например 17.2 В, с которой будет использоваться контроллер, на выходе U1-1 все еще будет высокий потенциал, регулируем R5 до возникновения автоколебаний.
- Далее контролируя напряжение на конденсаторе С1 и увеличивая входное напряжение, убеждаемся, что напряжение на конденсаторе С1 остается неизменным и равным номинальному напряжению солнечной панели. При помощи осциллографа убедитесь, что форма сигнала на стоке Q3 близка к показанной на Рисунке 3.
- Напряжение на аккумуляторе начнет расти. Когда оно достигнет 14.5 В, прекратите настройку, отключите аккумулятор и источник питания. Восстановите соединение выхода компаратора U1-2 с элементами схемы.
- Подключите аккумулятор и источник питания. Если форма импульсов изменилась, и ток заряда резко упал, регулируйте R10 до тех пор, пока изменение ограничения зарядного тока не будет наступать при напряжении на заряжаемом аккумуляторе 14.4 В.
Инструкция по применению
- Схема гарантированно работоспособна с 12-вольтовыми солнечными панелями мощностью от 40 Вт до 100 Вт, имеющими напряжение холостого хода не более 22 В, номинальное напряжение, соответствующее точке максимальной мощности 17-18 В, и номинальный ток 2…8 А.
- Компаратор U1-2 срабатывает при напряжении на аккумуляторной батарее выше 14.4 вольт, принудительно ограничивая длительность импульсов зарядного тока, что предотвращает перезаряд аккумулятора.
- Питание компаратора и источника опорного напряжения производится с выхода устройства, что гарантирует автоматическое отключение контроллера при отключении аккумулятора.
