Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Turbina wiatrowa 24V a ryzyko porażenia prądem

solmido 28 Mar 2015 21:05 1770 9
  • #1
    solmido
    Level 7  
    Cześć!

    Czytałem 4 dni strony polskie i zagraniczne i nadal nie mam pewności, więc wybaczcie.

    Kupiłem sobie na Allegro prostą jednofazową turbinę wiatrową M300 na 24V. Teoretycznie 300W, w praktyce pewnie max 100. Ma to służyć jedynie poznaniu technologii, zabawie.



    Wiatrak nie ma kontrolera ładowania - wychodzą po prostu 2 przewody, na których uzyskuję napięcie przemienne. Idea jest taka, żeby dać to na mostek prostowniczy z kondensatorami i LM317 (coś ala prosty zasilacz stabilizowany), z zabezpieczeniem w postaci tranzystora, który zrobi już za mostkiem zwarcie i wyhamuje wiatrak w przypadku, gdy "sterująca" tranzystorem Zenerka "wykryje" ponad 30V. Dalej będzie ładowarka aku Pb na przetwornicy i układ przełączający wiatrak na obciążenie sztuczne w przypadku naładowania aku, żeby wiatrak nie rozpędził się jak głupi i nie uległ uszkodzeniu. Cały system wyłącznie off-grid. Jeśli coś robię bez sensu, proszę o uwagi.

    Natomiast głównie interesują mnie kwestie bezpieczeństwa. Gdyby Zenerka zawiodła, a mysz przegryzła kabel itp., to wiadomo, że wiatrak bez obciążenia rozpędzi się tak, że pewnie się uszkodzi, ale podejrzewam, że zanim to się stanie, to przy dużym wietrze może pojawić się na nim np. 100V. Słup metalowy, obudowy tej całej elektroniki sterującej, którą zrobię, też. I teraz nie bardzo wiem, jak zadbać o bezpieczeństwo od strony elektrycznej. Czy wbić w ziemię metrowy pręt stalowy jako 'safety earth' i podpiąć do niego maszt i obudowę elektroniki (a może też minus od aku i przewód neutralny AC wiatraka, bo jak rozumiem, 1 z 2 jest neutralny?), czy to bez sensu lub wręcz niebezpieczne?

    Pioruny mam w nosie, bo maszt jest zabawką o wysokości 3 m przy dużo wyższym domu z odgromem. Chodzi mi jedynie o możliwość pojawienia się napięcia rażeniowego na słupie lub obudowie. W jakiej sytuacji mogłoby dojść do porażenia i dlaczego? Wydaje mi się, że właśnie bez uziemienia nie ma takiego ryzyka, bo różnica potencjałów występuje jedynie między przewodami, a nie między przewodem a ziemią, na której stoję, ale pewnie czegoś nie biorę pod uwagę, dlatego wolę zapytać.

    Innymi słowy, o co muszę zadbać i dlaczego, żeby nigdy, w najbardziej niekorzystnym zbiegu okoliczności, nie było ryzyka, że kogoś porazi prąd.
    Kamery 3D Time of Flight - zastosowania w przemyśle. Darmowe szkolenie 16.12.2021r. g. 10.00 Zarejestruj się
  • #2
    CommonRail
    Level 27  
    Skoro tylko 100W przy 24v, to przyjmijmy dla ułatwienia 5A. Mostek 50A z radiatorem z pentinum4 i wiatrakiem w zupełności sobie poradzi. Cały układ prostownika i zabezpieczenie możesz zostawić w hermetycznej puszce pod wiatrakiem. Jedynie odpuść zwieranie wyjścia, bo mostek, ani uzwojenie wiatraka nie wytrzymają. Bardziej zenerka sterująca przekaźnikiem, który załącza grzałkę (o mocy do ustalenia) bezpośrednio do prądu zmiennego wychodzącego z turbiny. Można by ten prąd i grzałkę wykorzystać do grzania wody w domu, ale 5A to za mało.
  • #3
    Nandish
    Level 18  
    Quote:
    Idea jest taka, żeby dać to na mostek prostowniczy z kondensatorami i LM317 (coś ala prosty zasilacz stabilizowany), z zabezpieczeniem w postaci tranzystora, który zrobi już za mostkiem zwarcie i wyhamuje wiatrak
    .

    Tak szczerze to piszesz? Ciary mnie przechodzą. Może lepiej lepiej zrobić układ, który w przypadku zbyt dużego wiatru przestawi wiatrak bokiem do wiatru. Lub prosty mechanizm odśrodkowy zmieniający kąt łopat wiatraka i regulujący obroty.
  • #4
    solmido
    Level 7  
    Nandish wrote:
    Tak szczerze to piszesz? Ciary mnie przechodzą.


    Bardzo serio. Zobacz, jak to wygląda w fabrycznym "regulatorze" przewidzianym przez producenta do tego wiatraka:

    Turbina wiatrowa 24V a ryzyko porażenia prądem

    Dodano po 3 [minuty]:

    No a jak te kwestie bezpieczeństwa porażeniowego? Bo o ile rozumiem, jak dochodzi do porażenia w przypadku dotknięcia fazy w gniazdku, gdzie obwód domyka się przez ziemię, do której jest też podłączony trafo w podstacji, o tyle tu nie widzę opcji porażenia, o ile nie złapie się za oba kable jednocześnie, ale możliwe, że jeszcze bardzo mało wiem, dlatego prosiłbym o naprostowanie mnie :D

    Dodano po 1 [minuty]:

    A takiego fabrycznego "regulatora" nie chcę, bo aku żelowy szybko by mi szlag trafił przy 30V, nie mówiąc już o niedoładowywaniu, bo jak rozumiem miałaby tu miejsce jedynie 1 z 3 faz ładowania, jakie powinny występować do pełnego naładowania.

    Dodano po 10 [minuty]:

    Nandish wrote:
    Może lepiej lepiej zrobić układ, który w przypadku zbyt dużego wiatru przestawi wiatrak bokiem do wiatru. Lub prosty mechanizm odśrodkowy zmieniający kąt łopat wiatraka i regulujący obroty.

    W takim czymś? Link
  • #5
    Nandish
    Level 18  
    Patrzę na ten schemat i też ciary mnie przechodzą, brrrrr.

    Sieć energetyczna wykorzystuje uziemienie i fazy zawsze będą porażały względem ziemi i miedzy sobą. Jeśli będziesz miał doskonale odizolowane uzwojenia w generatorze wiatraka, wtedy do porażenia względem ziemi nie dojdzie. Ale to jest tylko proste urządzenie i wszystko może się zdarzyć. Zalanie, brud, i inne przewodzące materiały. Wprawdzie w to napięcie wyjściowe 100V raczej wątpię (prędzej w głowę uderzy cię urwana łopata wirnika), ale możliwość porażenia niestety istnieje. Instalację należałoby wykonać starannie (niestety nie dla zabawy). Słup najlepiej uziemić i problem porażenia wyeliminujesz. To musisz zrobić.

    dodane:
    No faktycznie, nie wiedziałem, ze o takie coś chodzi :)
  • #6
    solmido
    Level 7  
    Nandish wrote:
    To jest tylko proste urządzenie i wszystko może się zdarzyć. Zalanie, brud, i inne przewodzące materiały. Słup najlepiej uziemić i problem porażenia wyeliminujesz. To musisz zrobić.


    OK, ale z prętem uziemiającym łączę sam słup, czy może dodatkowo też obudowę układu, neutralny wiatraka i minus aku?

    Skąd bierze się ryzyko porażenia w takim układzie? No dobra, wejdzie gdzieś woda, nastąpi przerwa w izolacji na przewodzie fazowym wiatraka, przewód dotknie słupa, ale co z tego, skoro ja łapiąc za słup i tak nie zamknę obwodu. Tego nie mogę zrozumieć.

    I czy dać gdzieś jakiś bezpiecznik, czy to bez sensu?
  • #7
    jarek_lnx
    Level 43  
    24V to napiecie bezpieczne:
    Napięcie_bezpieczne

    Jeśli podczas dużego wiatru coś sie uszkodzi i wiatrak sie będzie kręcił 4x za szybko to 100V na wyjściu jest najmniejszym zmartwieniem, stracisz życie zanim uda ci doprowadzic do porażenia.

    Quote:
    OK, ale z prętem uziemiającym łączę sam słup, czy może dodatkowo też obudowę układu
    Jedno i drugie.

    Quote:
    , neutralny wiatraka i minus aku?
    Nie ma czegoś takiego jak neutralny albo fazowy wiatraka i nie wolno ci połączyć przewodu przed i za mostkiem bo zrobisz zwarcie przez diodę.

    Cała instalacja powinna pozostać izolowana od ziemi, w ten sposób będziesz miał potrójne zabezpieczenie.

    Załóżmy że stoisz na ziemi dotyasz obudowy i pada deszcz taki że ręce i buty masz zupełnie mokre, co musiało by się stać abyś został porażony.
    1. Przewód uziemiajacy obudowę musiał by sie odłaczyć
    2. Jeden z przewodów prądnicy musiał by sie zewrzeć do uziemienia
    3. Drugi przewód prądnicy musiał by sie zewrzeć do obudowy.

    Jeśli uziemisz instalacje do porażenia będzie potrzeba już tylko dwóch uszkodzeń.


    Quote:
    z zabezpieczeniem w postaci tranzystora, który zrobi już za mostkiem zwarcie i wyhamuje wiatrak w przypadku, gdy "sterująca" tranzystorem Zenerka "wykryje" ponad 30V.
    Tranzystor podłaczony z diodą Zenera będzie działał tak samo jak dioda Zenera czyli zwarcia nie zrobi, tylko cała moc będzie rozpraszana w tranzystorze, raczej żaden pojedynczy tranzystor w obudowie mniejszej niż SOT-227 300W nie wytrzyma.
    A zwarcia robić też nie powinieneś, bo prąd będzie tak duży że spalisz uzwojenia.
  • #8
    solmido
    Level 7  
    jarek_lnx wrote:
    24V to napiecie bezpieczne:


    Tak, niby tak, ale:
    1) w warunkach mokrych 24V przemienne już nie.
    2) brakuje mi wiedzy o turbinach i nie wiem, czy i kiedy z tych 24V nie może się zrobić np. 48V. Widziałem takie ostrzeżenia w PDF-ie do przykładowej turbiny.

    jarek_lnx wrote:
    Jeśli podczas dużego wiatru coś sie uszkodzi i wiatrak sie będzie kręcił 4x za szybko to 100V na wyjściu jest najmniejszym zmartwieniem, stracisz życie zanim uda ci doprowadzic do porażenia.


    W sensie, że urwana łopata?

    jarek_lnx wrote:
    Cała instalacja powinna pozostać izolowana od ziemi, w ten sposób będziesz miał potrójne zabezpieczenie.


    Czyli sugerujesz uziemienie jedynie metalowych części narażonych na dotyk. Ale przed czym to zabezpiecza, skoro napięcie panuje między przewodami wiatraka, a nie przewodami a ziemią?

    jarek_lnx wrote:
    Tranzystor podłaczony z diodą Zenera będzie działał tak samo jak dioda Zenera czyli zwarcia nie zrobi, tylko cała moc będzie rozpraszana w tranzystorze, raczej żaden pojedynczy tranzystor w obudowie mniejszej niż SOT-227 300W nie wytrzyma. A zwarcia robić też nie powinieneś, bo prąd będzie tak duży że spalisz uzwojenia.


    Czy każdy typ wiatraka jest nieodporny na zwarcie? Czytałem o takim sposobie hamowania. Może źle interpretuję ten chiński schemat fabrycznego regulatora ładowania, ale czy tam nie jest to zrobione właśnie tak, że po przekroczeniu napięcia progowego na zenerce idzie ono na bramkę tranzystora, który otwiera się w pełni, a więc tranzystor działa jak przełącznik i wydziela się na nim minimalna moc, bo on tak naprawdę robi właśnie za zwarcie?

    Ja przepraszam, jeśli to są zbyt proste pytania, ale bardzo rozjaśniacie mi w głowie.
  • #9
    tadeusz12345
    Level 17  
    Zwarcia przy takich mocach już lepiej nie robić.
    Zwarcie spowoduje że zacznie się wydzielać znacznie większa moc - nie 300 W tylko nawet 3 kW - w całym układzie. Więc najpewniej coś się spali, pewnie tranzystor, a później prądnica.
    Lepiej dać jakiś hamulec tarczowy - można od roweru. Wyzwalany będzie gdy napięcie w układzie wzrośnie ponad np 30 V. Sterowanie można zrobić za pomocą serwa i linki od roweru.
  • #10
    jarek_lnx
    Level 43  
    Quote:
    2) brakuje mi wiedzy o turbinach i nie wiem, czy i kiedy z tych 24V nie może się zrobić np. 48V. Widziałem takie ostrzeżenia w PDF-ie do przykładowej turbiny.
    Bez obciążenia wzrośnie, bez obciążenia wzrosną obroty, co da dalszy wzrost napiecia, tyle wynika z ogólnej wiedzy, specem od turbin też nie jestem.

    Quote:
    W sensie, że urwana łopata?
    Obawiał bym sie że bez obciążenia i przy bardzo silnym wietrze obroty mogą wzrosnąć do niebezpiecznych wartości, choć jakiś zapas to napewno ma.

    Quote:
    Czyli sugerujesz uziemienie jedynie metalowych części narażonych na dotyk. Ale przed czym to zabezpiecza..
    Zabezpiecza przed porażaniem w przypadku potrójnego uszkodzenia które opisałem wyżej, do sieci 230V podłączasz urządzenia I i II klasy izolacji II ma izolacje podwójną, pierwsza ma uziemiona obudowę i żeby na obudowie pojawiło sie niebezpieczne napiecie muszą wystąpić dwa uszkodzenia, niby mało prawdopodobne ale jednak czasem sie zdarza.
    Quote:
    , skoro napięcie panuje między przewodami wiatraka, a nie przewodami a ziemią?
    To że nie ma napięcia między przewodami a ziemią to jest dodatkowa metoda zabezpieczenia. Jeśli włączysz sie równolegle do obciążenia to nie ma szans na uniknięcie porażenia, nie ma na to zadnych zabezpieczeń.
    Zabezpieczenia umiemy robić tylko przed prądem porażenia płynącym do ziemi,
    zaproponowałem układ izolowany (w necie znajdziesz jako układ sieci IT), w tym układzie jak dotkniesz jednego odizolowanego przewodu stojąc na ziemi to cie nie porazi, (w sieci 230V w takim samym przypadku mógł byś zostać porażony, ewentualnie prąd porażenia mógł by zostać rozłączony przez wyłącznik różnicowo prądowy), w sieci IT to nawet mozna zrobić automatyczną kontrolę stanu izolacji działąjącą w czasie rzeczywistym.

    Quote:
    Czy każdy typ wiatraka jest nieodporny na zwarcie? Czytałem o takim sposobie hamowania.
    W wielu generatorach przy zwarciu płynie bardzo duży prąd więkkszy od maksymalnego prądu uzwojeń co prowadzi do uszkodzenia ale są i takie które dają w miarę stały prad i tam regulacja przez zwarcie jest poprawnym rozwiązaniem, ale w takim przypadku nie będzie to skutecznie hamować, mi z krótkich poszukiwań wychodzi że jednak "crowbar circuit" nie robi zwarcia tylko załącza sztuczne obciążenie. Pokaż gdzie to czytałeś.

    Quote:
    Może źle interpretuję ten chiński schemat fabrycznego regulatora ładowania,
    To schemat blokowy, tranzystor nie jest pomiędzy szynami zasilania, tyrystory są i one robią zwarcie, do tej pory to rozwiązanie widziałem tylko przy małych mocach ale widać że tak robą regulatory do 500W.