小狐狸事務所: 關於小型風力發電機的負載與控制器

2015年7月10日星期五

最近完成小型風力發電機安裝後, 接下來要考慮發出來的電要做甚麼用? 此部發電機額定 120V 直流, 但沒標明額定電流, 從外線粗細判斷, 我想可能是 0.5A, 這樣額定功率是 30W (真有這麼大嗎?), 這樣可以點亮 3W LED 燈 10 盞. 其機身銘牌如下 :

這款型號為 SS3425D120 的發電機我在淘寶網有找到, 標價人民幣 25.8 元, 至台灣運費 40 元, 總計 65.8 元折合台幣約 330 元, 跟我當初向台中賣家買的價格差不多 :

其規格如下 :

RPM 1000 : 50V

RPM 2000 : 100V

RPM 3000 : 150V

還特別標註 : 此發電機發電電壓高, 電流不大. 我手上這顆發電機確實可發出 80V 的電.

其實淘寶還有很多這樣的發電機, 例如下面這顆是有 115 度過熱保護的, 功率 30W, 附一顆橋式整流器 (作電動機時用), 人民幣 16.63 元, 運費到左營 24 元, 合計 40.63 元, 折合台幣約 200 元, 更便宜 :

等目前這個風機證實運轉 OK, 再購買這一顆 (感覺線較粗電流會較大). 我計算了一下資費 :

買一顆 : 郵資 24 (中10台14), 商品 16.63, 共 40.63(NT$206), 商品占總價 41%, 平均 NT$206

買三顆 : 郵資 40 (中14台16), 商品 49.88, 共 49.88(NT$455), 商品占總價 55.5%, 平均 NT$151

買五顆 : 郵資 54 (中16台38), 商品 83.15, 共 137.13(NT$695), 商品占總價 60.6%, 平均 NT$139

買十顆 : 郵資 84 (中22台62), 商品 166.25, 共 250.25(NT$1266), 商品占總價 66%, 平均 NT$126

看來買越多越划算, 不過我只要買五顆就夠了.

也可參考另一款電流較大的 (1.8A, 帶散熱風扇, 軸 5mm, 但只有前滾珠軸承) :

至於葉片法蘭, 可向下列賣家購買 (內徑 8mm), 一組 $150 :

目前想到的用途有二, 首先是想在側門水圳的蓮霧樹上安裝一個 LED 燈, 以便晚上要洗東西時照明之用. 利用 Arduino 或 ATTiny85 配合紅外線感測器, 當有人在偵測範圍活動時就點亮, 否則就關閉. 或者簡單些使用光度感測器, 到了晚上就點亮, 白天就關閉.

我在露天找 LED 燈, 發現大部分是交流 110V/220V 用的, 這樣還要將 12V 蓄電池經過逆變器轉成 110V 後供電, 除了麻煩之外也會有電力轉換損失. 最後找到這款 12V 直流的 MR16 LED 燈具, 直接使用 12V 電瓶輸出效率較高 :

第二個負載是用來驅動之前買的 20W 小水泵 (ㄅㄥˋ), 將水圳的水抽到菜園去, 雖然抽水量很小, 但積少成多一整天下來應該可以存滿菜園的大水桶 :

這兩個負載加起來沒有超過 30W, 應該 OK.

至於電力控制器, 露天這款 $259 元的根據標題, 似乎可以拿來給風力發電用 :

而綠市集這個據老闆說是太陽能專用, 風機可能不行 (?) :

# 【綠市集】太陽能控制器 10A/12V/24V通用自動識別太陽能路燈控制器A0151 $350

因為我這顆發電機屬於高電壓低電流, 強風時可達 80V 以上, 上面兩款控制器無法得知其輸入電壓規格, 我想通常都在 40V 左右, 所以若直接把風機輸出接到上面兩款控制器, 恐有燒毀之虞. 所以考慮先用一個穩壓電路板把電壓限制在 15V 後再灌到充電控制器, 通常使用 LM317 或 LM2596 穩壓 IC 來做, 特別是 LM2596HVS 可耐壓 60V, 參考下列兩款 :

# LM2596HVS-ADJ 輸入4.5V~60V DC-DC 降壓模組直流可調降壓模組 $37
# 小翔電子 DC-DC 可調降壓模組輸入電壓5~60V，輸出可在1.25V~30V之間任意調整 $100

關於穩壓電路, 可參考 :

# LM317電路圖參數資料
# LM317/LM337 穩壓電路 - 喬治查爾斯電子電路網
# 好用的 LM317
# LM317是什麼?
# LM317穩壓電路板
# 電解電容 100V以上
# DC-DC 降壓器LM317代LM7805 超低紋波 /線性可調電壓穩壓電路 RMB $7.5

至於鉛酸蓄電池, 考慮 WP1.2 或 WP7.2, 價差約 40~70 元, 但容量卻差了 6 倍 ... 所以似乎 WP7.2 較划算, 但小電流發電機要充飽 7.2Ah 可能需時較久, 還要考慮負載多少.