3-fazni krugovi regulatora napona motocikla

Post raspravlja o popisu PWM kontroliranog jednostavnog 3-faznog kruga regulatora napona motocikla koji se može koristiti za kontrolu napona punjenja akumulatora u većini dvotočkaša. Ideju je zatražio gospodin Junior.

Tehničke specifikacije

bok, moje ime je mlađi junior i živim u Brazilu i radim s proizvodnjom i oporavkom regulatora ispravljača motociklističkog napona i zahvalna bih, trebam trofazni mosfet regulatorni krug za motocikle, entreda napon 80-150 volti, ispravljač maksimum 25A, maksimalna potrošnja sustava 300 W,

Čekam povratak
do.
junior

Dizajn

Predloženi trofazni krug regulatora napona motocikla za motocikl može se vidjeti na donjem dijagramu.

Shemu je prilično lako razumjeti.

Trofazni izlaz iz alternatora uzastopno se primjenjuje na tri snažna tranzistora koji u osnovi ponašaju se kao ranžirni uređaji za struju alternatora.

Kao i svi to dok smo radili, namot alternatora mogao bi biti podvrgnut ogromnim obrnutim EMF-ima, do te mjere da bi mogao pokidati izolacijski pokrov namota i trajno ga uništiti.

Reguliranje potencijala alternatora metodom ranžiranja ili kratkog spoja na masu pomaže u održavanju potencijala alternatora pod kontrolom, a da pritom ne uzrokuje štetne učinke.

Vremensko razdoblje ranžiranja presudno je ovdje i izravno utječe na veličinu struje koja konačno može doći do ispravljača i baterije koja se puni.

Vrlo jednostavan način kontroliranje vremenskog razdoblja manevriranja je upravljanjem provođenjem triju BJT spojenih preko 3 namota alternatora, kao što je prikazano na dijagramu.

Mosfets se također mogu koristiti umjesto BJT-ova, ali mogu biti skuplji od BJT-a.

Metoda se provodi pomoću a jednostavni 555 IC PWM krug.

Promjenjivi PWM izlaz iz pin3 IC-a primjenjuje se na bazama BJT-a koji su zauzvrat prisiljeni kontrolirano voditi, ovisno o radnom ciklusu PWM-a.

Pridruženi lonac s Krug IC 555 je prikladno prilagođen za dobivanje ispravnog prosječnog efektivnog napona za napunjenu bateriju.

Metoda prikazana u trofaznom krugu regulatora napona motocikla koji koristi MOSFET-ove može se jednako primijeniti za pojedinačne alternatore radi postizanja identičnih rezultata.

Podešavanje vršnog napona

Značajka regulacije vršnog napona može biti uključena u gornji krug prema slijedećem dijagramu, kako bi se održala sigurna razina napona punjenja za priključenu bateriju.

Kao što se vidi, liniju uzemljenja IC 555 prebacuje NPN BC547 čiju bazu kontrolira vršni napon iz alternatora.

Kad vršni napon prelazi 15 V, BC547 provodi i aktivira IC 555 PWM sklop.

MOSFET sada provodi i započinje ranžiranje prekomjernog napona od alternatora prema zemlji, brzinom određenom radnim ciklusom PWM-a.

Proces sprječava napon alternatora koji prelazi iznad ovog praga, osiguravajući tako da se baterija nikad ne napuni.

Tranzistor je BC547, a pin5 kondenzator 10nF

Sustav za punjenje motociklističkih baterija

Drugi dolje predstavljeni dizajn je Ispravljač plus regulator za trofazni sustav punjenja motocikala. Ispravljač je pun val, a regulator je ranžirni regulator.

Napisao: Abu Hafss

Sustav punjenja motocikla razlikuje se od onog na automobilima. Alternator napona ili generator na automobilima imaju elektromagnetski tip koji je vrlo lako regulirati. Dok su generatori na motociklima tipa trajnih magneta.

Izlazni napon alternatora izravno je proporcionalan broju okretaja u minuti, tj. Pri visokim okretajima alternator će proizvoditi visoke napone veće od 50 V, stoga regulator postaje bitan za zaštitu cijelog električnog sustava i baterije.

Neki mali bicikli i kotači na 3 kotača koji ne rade velikom brzinom, imaju samo 6 dioda (D6-D11) za ispravljanje punog vala. Ne trebaju regulaciju, ali te diode imaju visoki amper i odvode puno topline tijekom rada.

U biciklima s pravilno reguliranim sustavima punjenja koristi se obično regulacija tipa skretnice. To se postiže kratkim prekidom namota alternatora za jedan ciklus izmjeničnog valnog oblika. SCR ili ponekad tranzistor koristi se kao ranžirni uređaj u svakoj fazi.

Kružni dijagram

Kružni rad

Mreža C1, R1, R2, ZD1, D1 i D2 tvori krug za otkrivanje napona, a dizajniran je za aktiviranje na oko 14,4 volta. Čim sustav punjenja prijeđe ovaj prag napona, T1 počinje provoditi.

To šalje struju na svaka vrata triju SCR-a S1, S2 i S3, putem otpornika za ograničavanje struje R3, R5 i R7. D3, D4 i D5 su važni da bi se vrata međusobno izolirala. R4, R6 i R8 pomažu u ispuštanju svih mogućih curenja iz T1. S1, S2 i S3 trebaju biti toplinski potopljeni i međusobno izolirani pomoću izolatora od liskuna, ako se koristi zajednički hladnjak.

Za ispravljač postoje tri mogućnosti:

a) Šest automobilskih dioda

b) Jedan trofazni ispravljač

c) Dva mostovna ispravljača

Svi moraju imati nazivnu struju najmanje 15A i hladnjak.

Automobilske diode su dvije vrste pozitivnog ili negativnog tijela, stoga ih treba koristiti u skladu s tim. No, malo ih je teško kontaktirati s hladnjakom.

Korištenje dva mostovna ispravljača

Ako se koriste dva mostovna ispravljača, mogu se koristiti kako je prikazano.

Ispravljač mosta

Automobilske diode

3-fazni ispravljač

Ispravljač mosta

Učinkovito punjenje akumulatora regulacijom motocikla

Sljedeći razgovor putem e-pošte između gospodina Leonearda, strastvenog istraživača / inženjera i mene, pomaže nam da naučimo neke vrlo zanimljive činjenice u vezi s nedostacima i ograničenjima regulatora motocikla. Također nam pomaže da znamo kako nadograditi koncept jednostavno u učinkovit, a jeftin dizajn.

Leonard:

Imate zanimljiv krug, ali .....
Moj motocikl ima alternator od 30 amp, za koji sam siguran da je RMS, i doseže maksimum od 43,2 ampera. Vjerojatno vaš krug od 25 pojačala uopće neće dugo stajati.
Međutim.....
Umjesto ispravljača koje vi predlažete, SQL50A je nominiran 50 ampera na 1000 volti. To je 3-fazni ispravljački modul i ne bi trebao imati problema s rukovanjem od 45 ampera. (Imam dva pri ruci.)
To također znači da će SCR-ovi morati podnijeti taj amperaž i tri HS4040NAQ2 s RMS strujom od 40 ampera (neponovljivi val do 520 ampera) trebaju to podnijeti prilično dobro. Naravno, trebat će im prilično zdrav hladnjak i dobar protok zraka.
Mislim da bi upravljački krug trebao raditi približno onako kako jest.
U posljednja tri mjeseca zamijenio sam 3 regulatora i pokušavao sam baciti dobar novac nakon lošeg. Posljednja je trajala ukupno deset sekundi prije nego što se i ona pokvarila. Uskoro ću izgraditi svoj vlastiti i ako ga moram izgraditi za pogon bojnog broda, neka tako bude.
Još sam nešto što sam primijetio, slojevi koji se koriste u alternatoru znatno su deblji od onih koji se koriste u električnim motorima. 18-polni namot i motor koji radi na brzinama autoceste znače mnogo veću frekvenciju i daleko više vrtložnih struja u glačalu. Kakav bi učinak imao na te vrtložne struje ako se koristi serijski regulator koji bi omogućio napon do 70 V (RMS)? Bi li ovo povećalo vrtložne struje do točke pregrijavanja željeza i riskiralo oštećenje namota alternatora? Ako je tako, imalo bi smisla ne dopustiti da napon prijeđe iznad 14 Volti, ali ja još uvijek imam 20 ampera koji dolaze iz alternatora na 1500 o / min.

Ja:

Hvala vam! Da, morate se riješiti tog visokog napona koji bi mogao stvoriti ogroman pritisak na namot alternatora, najbolji način je preusmjeriti ga kroz MOSFET-ove velike snage na hladnjaku
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Zapravo, nisam ni približno toliko zabrinut zbog utjecaja napona na namote. Čini se da su presvučeni Poly-Armor Vinyl-om, koji se također koristi u slučajnim statorima rane koji rade na 480 V. Daleko me više brine toplina od vrtložnih struja u laminiranju, jer su tako guste. Ovdje u državama, s linijskom strujom od 60 htz, debljina laminiranja motora djelić je onoga što je u alternatoru. Pri brzini ceste frekvencija alternatora može biti 1,2 Khtz ili veća. U ostalim primjenama to bi zahtijevalo feritnu jezgru za uklanjanje vrtložnih struja.
Pokušavam razumjeti ulogu vrtloga u ovoj aplikaciji. Kako se RPM povećava, povećava se i frekvencija, te vrtložne struje. Parazitsko opterećenje za izravnavanje stvorenog napona? Sredstvo za izravnavanje struje generirane pri visokim okretajima? Koliko to topline generira? Dovoljno za sagorijevanje namota pri visokim okretajima?
Smješteno unutar motora, mogu razumjeti upotrebu motornog ulja za hlađenje sklopa, međutim, s centrifugalnom silom zamašnjaka i namotima smještenim unutar njega, ne mogu zamisliti da im dođe stvarna količina ulja za hlađenje.
Najviši napon koji sam uspio očitati je 70 V RMS. To nije dovoljno za luk kroz PAV premaz na žici, osim ako toplina ne postane prekomjerna. Međutim, postoji li brojač EMF koji se suprotstavlja magnetskom polju od rotirajućih magneta, pri ranžiranju viška prema zemlji? I ako da, koliko je učinkovit?

Ja:

Da, povećanje frekvencije dovest će do više vrtložne struje u jezgri na bazi željeza i povećanju topline. Pročitao sam da je metoda upravljanja šantom dobra za generatore temeljene na motoru, ali to će također značiti i veće opterećenje na kotaču alternatora veća potrošnja goriva u vozilu.Je li opcija hlađenja ventilatorom? struji do ventilatora može se pristupiti sa samog alternatora.

Leonard:

Bojim se da ventilator za hlađenje nije opcija za alternator. To je ugrađeno unutar motora, a na mom Vulcanu preko njega su dva aluminijska poklopca. (Zamjena namota alternatora znači uklanjanje motora s motocikla.) Ne vidim način smanjenja vrtložnih struja jer su induciran magnetima koji se okreću unutar zamašnjaka. Međutim, struju preusmjerenu na masu mogu smanjiti povišenjem napona razvodnika na 24 Volta i slijedeći to s nizom regulatora postavljenih na 14 Volti. Pri ispitivanju alternatora ne vidim velik učinak brojača EMF u smanjenju struje kratkog spoja. Mogu napuniti alternator na 30 ampera, a kratkim spojem kabela još uvijek očitam 29 ampera.
Međutim, ako se vrtložne struje koriste kao parazitsko opterećenje za poravnanje napona i struje pri visokim okretajima, čini se da je to prilično učinkovito. Jednom kada napon otvorenog kruga dosegne 70 Volti (RMS), on ne ide veći čak i kad se okretaji motora udvostruče. Udarivanje 20 ampera na zemlju (kao što to rade tvornički regulatori), osim vrtložnih struja, povećava i toplinu u namotu. Smanjivanjem struje kroz namote treba smanjiti i toplinu koju generiraju namoti. To neće smanjiti vrtložne struje, ali bi trebalo smanjiti ukupnu toplinu koju generira alternator, nadajući se očuvanju izolacije namota.
S obzirom na premaz na namotima, nisam ni približno toliko zabrinut zbog generiranog napona. Budući da sam godinama radio na obnovi elektromotora, svjestan sam da je TOPLINA najgori neprijatelj izolacije. Kvaliteta izolacije smanjuje se povišenjem radne temperature. Na sobnoj temperaturi, PAV premaz može držati 100 volti 'okret-u-okret'. Ali povisite tu temperaturu za 100 C, a možda i neće.
Također sam znatiželjan. Elektromotori koriste leguru čelika s 3% silicija kako bi smanjili otpor preokretanju magnetskog polja unutar željeza. Uključuju li to u svoje laminacije ili izostavljaju silicij kako bi dodatno smanjili porast napona i struje pri visokim okretajima? Ne dodaje toplinu, ali smanjuje učinkovitost željeza, što je veći broj okretaja u minuti. Povećavanjem otpora preokretu magnetskog polja u jezgri, magnetsko polje možda neće prodrijeti toliko duboko u jezgru prije nego što bude potrebno da se obrne. Dakle, što je veći RPM, to je manja penetracija magnetskog polja. Vrtložne struje mogu dodatno smanjiti taj prodor.

Ja:

Vaša analiza ima smisla i čini se vrlo tehnički ispravnom. Budući da sam u osnovi tip iz elektronike, moje znanje o električnoj struji nije baš dobro, pa mi sugeriranje unutarnjeg rada i preinaka motora može biti teško. Ali, kao što ste rekli u posljednjim rečenicama ograničavanjem magnetskog polja, vrtložnoj struji može se spriječiti dubok ulazak. Pokušao sam pretražiti ovaj problem, ali zasad nisam mogao pronaći ništa korisno!

Leonard:

Dakle, radeći s električnim motorima 13 godina, imam vas u manjem nedostatku? Iako su se moji studiji bavili i elektronikom, a takav je bio i sav moj posao dok nisam ustanovio da bih mogao zaraditi više novca radeći s motorima. To je također značilo da nisam išao ukorak s integriranim krugovima, a MOSFET-ovi su bili osjetljive sitnice koje su se mogle brzo ispuhati i uz najmanji statički naboj. Dakle, što se tiče elektronike, imate mene u nepovoljnom položaju. Nisam uspio pratiti novi razvoj događaja.
Zanimljivo je da nisam uspio pronaći velik dio svojih podataka na jednom mjestu. Nekako kao da nijedan od pojmova nije povezan jedan s drugim. Ipak, kad ih sve spoji, počinju imati smisla. Što je frekvencija veća, potrebno je manje okretaja da bi se dobila ista induktivna reaktancija. Dakle, što je veći RPM, magnetsko polje postaje manje učinkovito. To je otprilike jedini način na koji mogu održavati izlaz konstantnim kad izlaz dostigne 70 volti.
Ali gledajući uzorak na osciloskopu, nisam impresioniran. Milisekunda vremena punjenja, nakon čega slijedi 6 do 8 milisekundi uzemljenog izlaza. Može li to biti razlog zašto motociklističke baterije ne traju dugo? Šest mjeseci do godine, dok automobilske baterije traju pet godina ili više. Zbog toga se odlučujem na 'napon' naponsku razinu privezati na viši napon, a to odsječenje je konstantno. Slijedi serijski regulator za održavanje konstantne brzine punjenja u skladu s potrebama baterije, svjetla i krugova. Tada, dizajnirajući ga da obrađuje 50 ampera, nikad više ne bih trebao zamijeniti regulator.
Radim s ocjenom 50 A, ali pretpostavljam da bi pomoću 'škare' Amperaža trebala biti znatno niža od 20 ampera na zemlju. Možda čak četiri ampera. Tada serijski regulator dopušta (približno) sedam ampera za bateriju, svjetla i krugove za motor. Sve u granicama snage snage komponenata i nema dovoljno napona da ospori premaz namota.
Napisali ste vrlo dobar članak o regulatorima šanta, ali 25 ampera je premalo za moju primjenu. Ipak je dobra inspiracija.

Ja:

Da, to je točno, radni ciklus od 1/6 neće puniti bateriju pravilno. Ali to se lako može riješiti mostnim ispravljačem i velikim kondenzatorom filtra, koji će osigurati da baterija dobije dovoljno DC za učinkovito punjenje. Drago mi je da mi se svidio moj članak. Međutim, ograničenje od 25 Amp može se lako nadograditi povećanjem MOSFET specifikacija pojačala. Ili paralelnim dodavanjem više uređaja.

Leonard:

Istodobno, nastojim da sve kompaktno stane na raspolaganje, tako da veliki kondenzator kondenzatora filtera postane problem. Također nije potrebno ako su sve tri faze pričvršćene nakon ispravljača mosta. Sva talasa se odsiječe, a serijski regulator održava 100% vremena punjenja.
Vaš krug također održava 100% vremena punjenja, međutim struja koju preusmjerite na masu bit će mnogo veća jer je prekidate pod naponom baterije.

Kao što vidite u valnim oblicima, ne bi trebao biti potreban kondenzator. Ali presijecanjem na višoj razini, struja usmjerena na zemlju trebala bi biti niža. Tada ispuštanje napona na serijskom regulatoru ne bi trebalo ništa naštetiti. Trebalo bi ih biti više nego dovoljno da baterija ostane napunjena.
Jedna nota. Optimalni napon punjenja za olovnu / kiselu bateriju je zapravo 13,7 volti. Ako ga držite na 12 volti, baterija možda neće imati dovoljno za pokretanje motora. A moj sklop je preliminarni i još uvijek podložan promjenama.

Tvornica izgleda gotovo primitivno, u načinu na koji funkcionira. Njihov krug puni bateriju dok ne dosegne razinu okidača. zatim preusmjerava svu struju na zemlju dok baterija ne padne ispod razine okidača. Rezultat je valni oblik s kratkim, oštrim nabojem koji bi mogao doseći i 15 ampera. (Nisam ga izmjerio) Nakon toga slijedi dulja crta s blagim nagibom prema dolje i još jedan prasak.
Vidio sam da automobilske baterije traju 5 do 10 godina ili duže. Kao dijete na farmi, moj je otac pomoću alternatora iz automobila pretvorio jedan od starih traktora iz šest volti u sustav od dvanaest volti. Petnaest godina kasnije, ta ista baterija još je pokretala traktor. U školi s kojom radim (Uči sigurnost motocikla), sve baterije treba zamijeniti u roku od jedne godine. ZAŠTO? ? ? Jedino što sam uspio smisliti je sustav punjenja. Većina baterija s kojima sam radio ocijenjene su samo za brzinu punjenja od 2 Amp. Do 70 volti, sposobne za pojačanje od 30 ampera, primijenjene na terminale akumulatora za kratke rafale, mogu uzrokovati unutarnja oštećenja i skratiti životni vijek baterije. Pogotovo u baterijama gdje ne možete provjeriti razinu tekućine. Jedini problem s baterijom može biti razina tekućine, ali tu ništa ne možete učiniti. Ako uspijem provjeriti i održavati razinu tekućine, životni vijek baterije se znatno produžuje.
Kablovi koji dolaze iz alternatora bili bi metrički ekvivalent # 16. Prema tablici AWG, to je dobro za 3,7 ampera kao dalekovod i 22 ampera u ožičenju šasije. Na alternatoru od 30 A s regulatorom šanta? Razina šanta i Amperaža trebale bi biti obrnuto proporcionalne, tako da bih prekidajući napon na pola, trebao značajno smanjiti Amperažu. Gledajući ispravljeni valni oblik, najveća koncentracija EMF-a je u donjoj polovici. Logika bi sugerirala da će se struja svesti na djelić. Otkrit ću kad ga upotrijebim.
Na motoru od 1500 kubika ne očekujem da ću primijetiti smanjeni otpor motora, ali moja se potrošnja goriva može poboljšati. I, sjećam se, kad su prvi put počeli postavljati solid-state regulatore na automobilske alternatore, magični broj bio je 13,7 Volta. Međutim, planirao sam postaviti svoj serijski regulator na oko 14,2 Volta. Previsoko i tekućina brže isparava. Bili ste daleko korisniji nego što znate. Izvorno sam imao šest različitih sklopova koje sam razmatrao i namjeravao sam ugraditi svaki od njih. Vaš je članak eliminirao njih pet, pa moram uštedjeti znatno vrijeme i koncentrirati se na samo jedan. To mi štedi dobar rad. Zbog toga vrijedi potrošiti vrijeme da vas kontaktiramo.
Imate moje dopuštenje da eksperimentirate s mojom shemom i vidite do čega ste došli. Na raznim forumima čitam gdje brojni ljudi govore o odlasku na serijske regulatore. Drugi upozoravaju da previsok napon uništava izolirani premaz na žici. Pretpostavljam da je sretni medij možda kombinacija oba sustava, ali ne i usmjeravanje punog izlaza na zemlju. Krug je i dalje jednostavan, s malo komponenata, ali nije arhaičan.
Puno vam hvala na vašem vremenu i pažnji. Jedan od mojih izvora tehničkih informacija je: OCW.MIT.EDU Već nekoliko godina tamo radim tečajeve inženjeringa. Za njihovo obavljanje ne dobivate nikakve zasluge, ali je i potpuno besplatno.