3fázové obvody regulátoru napětí motocyklu

Příspěvek pojednává o seznamu jednoduchých třífázových obvodů regulátoru napětí motocyklu řízených PWM, které lze použít pro řízení nabíjecího napětí baterie u většiny jednostopých vozidel. Nápad požadoval pan Junior.

Technické specifikace

ahoj, jmenuji se junior live in Brazil a pracuji s výrobcem a regenerací regulátoru napětí na motocyklu a ocenil bych pomoc u, potřebuji třífázový obvod regulátoru mosfet pro motocykly, entreda napětí 80-150 voltů, beton Maximum 25A, maximální spotřeba systému 300 wattů,

Čekám na návrat
na.
juniorský

Design

Navrhovaný 3fázový obvod regulátoru napětí motocyklu pro motocykl je možné vidět na následujícím obrázku.

Schéma je docela snadné pochopit.

Třífázový výstup z alternátoru je postupně aplikován na tři výkonové tranzistory, které v zásadě fungují jako posunovací zařízení pro alternátorový proud.

Protože jsme všichni během provozu mohli vinutí alternátoru vystavit obrovským reverzním EMF, a to do té míry, že by mohlo dojít k vytržení izolačního krytu vinutí a jeho trvalému zničení.

Regulace potenciálu alternátoru metodou posunování nebo zkratování na zem pomáhá udržovat potenciál alternátoru pod kontrolou, aniž by v něm působily nepříznivé účinky.

Zde je rozhodující načasování posunovací periody a přímo ovlivňuje velikost proudu, který se může konečně dostat do usměrňovače a nabíjené baterie.

Velmi jednoduchý způsob ovládání časového posunu je řízením vedení tří BJT připojených přes 3 vinutí alternátoru, jak je znázorněno na obrázku.

Místo BJT by mohly být také použity mosfety, ale mohly by být dražší než BJT.

Metoda je implementována pomocí a jednoduchý obvod 555 IC PWM.

Výstup proměnné PWM z kolíku 3 integrovaného obvodu je aplikován na základny BJT, které jsou zase nuceny provádět řízeným způsobem v závislosti na pracovním cyklu PWM.

Přidružený hrnec s Obvod IC 555 je vhodně upraveno pro získání správného průměrného RMS napětí pro nabitou baterii.

Metodu zobrazenou v 3fázovém obvodu regulátoru napětí motocyklu pomocí mosfetů lze pro dosažení stejných výsledků stejně implementovat pro jednotlivé alternátory.

Nastavení špičkového napětí

Podle výše uvedeného schématu může být do výše uvedeného obvodu zahrnuta funkce regulace špičkového napětí, aby byla zachována bezpečná úroveň nabíjecího napětí pro připojenou baterii.

Jak je vidět, zemnící vedení IC 555 je přepínáno NPN BC547, jehož základna je řízena špičkovým napětím alternátoru.

Když špičkové napětí překročí 15 V, BC547 vede a aktivuje obvody IC 555 PWM.

MOSFET nyní vede a začíná přemisťovat nadměrné napětí z alternátoru na zem rychlostí určenou pracovním cyklem PWM.

Proces zabraňuje tomu, aby napětí alternátoru překročilo tuto prahovou hodnotu, čímž zajistí, že baterie nebude nikdy příliš nabitá.

Tranzistor je BC547 a kondenzátor pin5 je 10nF

Systém nabíjení baterie motocyklu

Druhý design uvedený níže je usměrňovač plus regulátor pro třífázový nabíjecí systém motocyklů. Usměrňovač má plnou vlnu a regulátor je bočníkem.

Autor: Abu Hafss

Systém nabíjení motocyklu se liší od systému nabíjení u automobilů. Napěťový alternátor nebo generátor na automobilech jsou typu elektromagnetického typu, který lze poměrně snadno regulovat. Zatímco generátory na motocyklech jsou typu s permanentními magnety.

Napěťový výstup alternátoru je přímo úměrný otáčkám za minutu, tj. Při vysokých otáčkách bude alternátor produkovat vysoké napětí vyšší než 50 V, proto je nezbytný regulátor, který chrání celou elektrickou soustavu a také baterii.

Některá malá kola a tříkolky, která nejezdí vysokou rychlostí, mají pouze 6 diod (D6-D11) k provedení celovlnové nápravy. Nepotřebují regulaci, ale tyto diody mají vysokou ampér a během provozu odvádějí hodně tepla.

U kol se správným regulovaným systémem dobíjení se obvykle používá regulace typu bočníku. Toho se dosáhne zkratováním vinutí alternátoru pro jeden cyklus křivky střídavého proudu. Jako posunovací zařízení se v každé fázi používá SCR nebo někdy tranzistor.

Kruhový diagram

Obvodový provoz

Síť C1, R1, R2, ZD1, D1 a D2 tvoří obvod detekce napětí a je navržen tak, aby spouštěl při přibližně 14,4 voltech. Jakmile nabíjecí systém předá toto prahové napětí, T1 začne vodit.

To posílá proud do každé brány tří SCR S1, S2 a S3 přes proud omezující odpory R3, R5 a R7. D3, D4 a D5 jsou důležité pro izolaci bran od sebe navzájem. R4, R6 a R8 pomáhají odvádět případné úniky z T1. S1, S2 a S3 by měly být chladeny a izolovány od sebe pomocí slídového izolátoru, pokud používáte běžný chladič.

U usměrňovače existují tři možnosti:

a) Šest automobilových diod

b) Jeden 3fázový usměrňovač

c) Dva můstkové usměrňovače

Všechny musí být dimenzovány na minimálně 15A a musí být chladné.

Automobilové diody jsou dva typy s pozitivním tělem nebo záporným tělem, a proto by měly být používány odpovídajícím způsobem. Je však obtížné kontaktovat je s chladičem.

Použití dvou přemosťovacích usměrňovačů

Pokud používáte dva můstkové usměrňovače, mohou být použity, jak je znázorněno.

Přemosťovací usměrňovač

Automobilové diody

3fázový usměrňovač

Přemosťovací usměrňovač

Efektivní nabíjení baterie díky regulaci bočníku motocyklu

Následující e-mailová konverzace mezi panem Leoneardem, vášnivým výzkumníkem / inženýrem, a mnou, nám pomáhá zjistit několik velmi zajímavých skutečností týkajících se nevýhod a omezení regulátoru bočníku motocyklu. Pomáhá nám také vědět, jak tento koncept jednoduše upgradovat na efektivní, ale levný design.

Leonard:

Máte zajímavý okruh, ale .....
Můj motocykl má 30 ampérový alternátor, což jsem si jist, že je RMS, a vrcholí 43,2 A. Je nepravděpodobné, že by váš obvod 25 Amp vydržel dlouho vůbec.
Nicméně.....
Namísto navrhovaných usměrňovačů je jmenovitý proud SQL50A 50 A při 1 000 voltech. Jedná se o 3fázový usměrňovací modul a neměl by mít problém zvládnout špičku 45 A. (Mám dva po ruce.)
To také znamená, že SCR budou muset zvládnout tento proud a tři HS4040NAQ2 s RMS proudem 40 A (neopakující se nárůst na 520 A) by to měly zvládnout docela dobře. Samozřejmě budou vyžadovat docela zdravý chladič a dobré proudění vzduchu.
Myslím, že řídicí obvod by měl fungovat do značné míry tak, jak je.
Za poslední tři měsíce jsem vyměnil 3 regulátory a chystám se vyhodit dobré peníze za špatné. Poslední trvala celkem deset sekund, než se také zhoršila. Chystám se postavit svou vlastní a pokud ji budu muset postavit, aby poháněla bitevní loď, tak budiž.
Další věc, kterou jsem si všiml, jsou laminace použité v alternátoru podstatně silnější než laminace používané v elektrických motorech. 18pólové vinutí a motor pracující při rychlostech na dálnici znamená mnohem vyšší frekvenci a mnohem více vířivých proudů v žehličce. Jaký by byl účinek na tyto vířivé proudy, kdyby byl použit sériový regulátor, který by umožňoval, aby napětí dosáhlo až 70 voltů (RMS)? Zvýšilo by to vířivé proudy do bodu přehřátí žehličky a hrozilo by poškození vinutí alternátoru? Pokud ano, mělo by smysl nedovolit, aby se napětí dostalo nad 14 voltů, ale stále mám 20 ampér vycházejících z alternátoru při 1500 ot / min.

Já:

Děkuji! Ano, musíte se zbavit toho vysokého napětí, které by mohlo vyvinout obrovský tlak na vinutí alternátoru, nejlepší způsob je přemostit jej přes vysoce výkonné MOSFETy na chladiči
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Vlastně mě ani moc nezajímají účinky napětí na vinutí. Zdá se, že jsou potaženy Poly-Armor Vinyl, který se také používá v náhodných statorech rány pracujících při 480 voltech. Mnohem více mě znepokojuje teplo z vířivých proudů v laminacích, protože jsou tak silné. Tady ve státech, s proudem 60 Hz, je tloušťka laminace motoru zlomkem toho, co je v alternátoru. Při rychlosti na silnici může být frekvence alternátoru 1,2 Khtz nebo vyšší. V jiných aplikacích by to vyžadovalo feritové jádro, které by eliminovalo vířivé proudy.
Snažím se pochopit roli vířivých proudů v této aplikaci. Se zvyšováním otáček roste také frekvence a vířivé proudy. Parazitické zatížení k vyrovnání generovaného napětí? Prostředek pro vyrovnání proudu generovaného při vysokých otáčkách? Kolik tepla to vytváří? Dost na spálení vinutí při vysokých otáčkách?
Nachází se uvnitř motoru, chápu použití motorového oleje k chlazení sestavy, ale díky odstředivé síle setrvačníku a uvnitř umístěných vinutí si nedokážu představit žádné skutečné množství oleje, které by se k nim dostalo na chlazení.
Nejvyšší napětí, které jsem dokázal přečíst, je 70 voltů RMS. To nestačí k oblouku přes PAV povlak na drátu, pokud nedojde k nadměrnému zahřívání. Existuje však při přemisťování přebytku k zemi odpor EMF, který se staví proti magnetickému poli z rotujících magnetů? A pokud ano, jak efektivní je to?

Já:

Ano, zvýšení frekvence způsobí nárůst vířivých proudů v jádře na bázi železa a zvýšení tepla. Četl jsem, že metoda bočního řízení je dobrá pro generátory založené na motoru, ale to bude také znamenat zvýšené zatížení alternátoru a vyšší spotřeba paliva vozidla. Je chlazení ventilátorem volitelné? proud do ventilátoru je přístupný ze samotného alternátoru.

Leonard:

Obávám se, že chladicí ventilátor není alternativou alternátoru. To je namontováno uvnitř, uvnitř motoru a na mém Vulcanu jsou dva hliníkové kryty. (Výměna vinutí alternátoru znamená vyjmutí motoru z motocyklu.) Nevidím žádný způsob, jak snížit vířivé proudy, protože jsou indukované magnety rotujícími uvnitř setrvačníku. Můžu však snížit proud posunutý na zem zvýšením napětí bočníku na 24 voltů a poté pomocí sériového regulátoru nastaveného na 14 voltů. Při testování alternátoru nevidím velký účinek čítače EMF při snižování zkratového proudu. Mohu načíst alternátor na 30 ampérů a zkratováním vodičů stále čtu 29 ampérů.
Pokud se však používají vířivé proudy jako parazitní zátěž k vyrovnání napětí a proudu při vysokých otáčkách, zdá se to být docela efektivní. Jakmile napětí naprázdno dosáhne 70 voltů (RMS), nepřesáhne se ani při zdvojnásobení otáček motoru. Posunutí 20 A na zem (jak to dělají tovární regulátory) zvyšuje kromě vířivých proudů také teplo ve vinutí. Snížením proudu ve vinutích by se mělo také snížit teplo generované vinutími. To nesníží vířivé proudy, ale mělo by se snížit celkové teplo generované alternátorem, doufejme, že se zachová izolace vinutí.
Když vezmeme v úvahu povlak na vinutí, nejsem ani tak znepokojen generovaným napětím. Protože jsem roky pracoval na přestavbě elektromotorů, jsem si vědom, že HEAT je nejhorším nepřítelem izolace. Jak se zvyšuje provozní teplota, snižuje se kvalita izolace. Při okolní teplotě může PAV povlak pojmout 100 voltů „turn-to-turn“. Ale zvyšte tuto teplotu o 100 ° C, a nemusí.
Také jsem zvědavý. Elektromotory používají ke snížení odporu proti obrácení magnetického pole v železe ocelovou slitinu s 3% křemíku. Zahrnují to do svých laminací nebo vynechávají křemík, aby dále snižovali nárůst napětí a proudu při vysokých otáčkách? Nepřidává teplo, ale snižuje účinnost železa, tím vyšší jsou otáčky za minutu. Zvýšením odolnosti proti obrácení magnetického pole v jádru nemusí magnetické pole pronikat tak hluboko do jádra, než bude nutné jej obrátit. Čím vyšší jsou otáčky, tím menší je penetrace magnetickým polem. Vířivé proudy mohou tuto penetraci dále snižovat.

Já:

Vaše analýza má smysl a vypadá technicky velmi dobře. Jelikož jsem v podstatě elektronik, moje elektrické znalosti nejsou příliš dobré, takže navrhování vnitřních funkcí a úprav motoru může být pro mě obtížné. Ale jak jste řekl ve svých posledních větách omezením magnetického pole, vířivému proudu lze zabránit ve vstupu do hloubky. Snažil jsem se o tomto problému hledat, ale zatím jsem nenašel nic užitečného!

Leonard:

Když jsem pracoval s elektromotory 13 let, mám vás v malé nevýhodě? Moje studia se také zabývala elektronikou, stejně jako celá moje práce, dokud jsem nenašel, že bych mohl vydělat více peněz prací na motorech. To také znamenalo, že jsem nedržel krok s integrovanými obvody a MOSFETy byly jemné drobné věci, které se daly rychle vyhodit při sebemenším statickém náboji. Takže pokud jde o elektroniku, máte mě v nevýhodě. Nebyl jsem schopen držet krok s novým vývojem.
Je zajímavé, že jsem nedokázal najít mnoho svých informací na jednom místě. Trochu, jako by žádný z konceptů spolu nesouvisel. Přesto je všechny dávají dohromady, když dávají dohromady. Čím vyšší je frekvence, tím méně otáček je zapotřebí k získání stejné indukční reaktance. Čím vyšší jsou otáčky, tím méně je magnetické pole účinné. Je to jediný způsob, jak mohou udržovat konstantní výstup, jakmile výstup dosáhne 70 voltů.
Ale při pohledu na vzor na osciloskopu na mě neudělá dojem. Milisekundová doba nabíjení, po které následuje 6 až 8 milisekund uzemněného výstupu. Může to být důvod, proč baterie pro motocykly nevydrží dlouho? Šest měsíců až rok, zatímco automobilové baterie trvají pět a více let. To je důvod, proč se rozhoduji „připnout“ úroveň napětí k zemi při vyšším napětí a toto ořezávání je konstantní. Následuje sériový regulátor, který udržuje konstantní rychlost nabíjení podle toho, co vyžaduje baterie, světla a obvody. Poté, co jsem to navrhl tak, aby zvládl 50 A, už bych nikdy nemusel znovu vyměňovat regulátor.
Pracuji s hodnocením 50 Amp, ale očekávám, že při použití `` clipperu '' by měla být intenzita výrazně nižší než 20 ampérů k zemi. Možná až čtyři zesilovače. Poté sériový regulátor umožňuje (přibližně) sedm zesilovačů pro baterii, světla a obvody motoru. Vše v rámci jmenovitého výkonu komponent a nedostatečné napětí pro napadení povlaku vinutí.
Napsali jste velmi dobrý článek o směšovacích regulátorech, ale 25 A je pro moji aplikaci příliš malý. Přesto je to dobrá inspirace.

Já:

Ano, je to tak, pracovní cyklus 1/6 nenabije baterii správně. Ale to lze snadno vyřešit pomocí můstkového usměrňovače a velkého filtračního kondenzátoru, který zajistí, že baterie dostane dostatek stejnosměrného proudu pro efektivní nabíjení. Jsem rád, že se mi můj článek líbil. Limit 25 Amp však lze snadno upgradovat zvýšením specifikací zesilovače MOSFET. Nebo může být přidáním více zařízení paralelně.

Leonard:

Zároveň se snažím udržovat vše kompaktní, aby se vešlo do dostupné místnosti, aby se problém stal velkým kondenzátorem kondenzátoru. Rovněž to není nutné, pokud jsou za můstkovým usměrňovačem sepnuty všechny tři fáze. Všechno zvlnění je odříznuto a regulátor série udržuje 100% dobu nabíjení.
Váš obvod také udržuje 100% dobu nabíjení, avšak proud, který zkratujete na zem, bude mnohem vyšší, protože jej připojujete na napětí baterie.

Jak vidíte na vlnových křivkách, neměl by být zapotřebí žádný kondenzátor. Ale při ořezávání na vyšší úrovni by měl být proud posunutý k zemi nižší. Pak by pokles napětí na sériovém regulátoru neměl nic ublížit. Baterie by měla být nabitá více než dost.
Jedna poznámka. Optimální nabíjecí napětí pro olověnou / kyselinovou baterii je ve skutečnosti 13,7 voltů. Jeho udržení na 12 voltech nemusí poskytnout baterii dostatečnou ke spuštění motoru. A můj okruh je předběžný a stále podléhá změnám.

Továrna vypadá téměř primitivně, jak funguje. Jejich obvod nabíjí baterii, dokud nedosáhne spouštěcí úrovně. potom posune veškerý proud na zem, dokud baterie neklesne pod spouštěcí úroveň. Výsledkem je křivka s krátkým, drsným výbuchem náboje, který může dosahovat až 15 ampérů. (Neměřil jsem to) Poté následovala delší čára s mírným sklonem dolů a další výbuch.
Viděl jsem, že automobilové baterie vydrží 5 až 10 let nebo déle. Jako dítě na farmě můj otec pomocí alternátoru z auta přestavěl jeden ze starých traktorů ze systému se šesti volty na systém se dvanácti volty. O patnáct let později stejná baterie stále spouštěla ​​traktor. Ve škole, se kterou spolupracuji (Učí bezpečnost motocyklů), je třeba do jednoho roku vyměnit všechny baterie. PROČ? ? ? Jediná věc, se kterou jsem přišel, je nabíjecí systém. Většina baterií, se kterými jsem pracoval, je dimenzována pouze na nabíjecí frekvenci 2 A, až 70 voltů, schopných 30 ampérů, přiložených ke svorkám baterie pro krátké výboje, může způsobit vnitřní poškození a zkrátit životnost baterie. Zvláště v bateriích, kde nemůžete kontrolovat hladinu kapaliny. Jediným problémem s baterií může být hladina kapaliny, ale s tím se nedá nic dělat. Pokud dokážu kontrolovat a udržovat hladinu kapaliny, výdrž baterie se značně prodlouží.
Vodiče vycházející z alternátoru by byly metrickým ekvivalentem # 16. Podle tabulky AWG je to dobré pro 3,7 A jako přenosové vedení a 22 A pro kabeláž podvozku. Na alternátoru 30 A s bočníkem? Úroveň bočníku a intenzita proudu by měla být inverzní proporcí, takže snížením napětí na polovinu bych měl výrazně snížit intenzitu proudu. Při pohledu na usměrněnou křivku je nejvyšší koncentrace EMF ve spodní polovině. Logika navrhuje, že proud bude snížen na zlomek. Zjistím to, až jej uvedu do provozu.
U motoru o objemu 1500 ccm neočekávám, že si všimnu sníženého odporu motoru, ale moje spotřeba paliva se může zlepšit. A pamatuji si, že když poprvé začali dávat polovodičové regulátory na automobilové alternátory, magické číslo bylo 13,7 voltů. Plánoval jsem však nastavení mého sériového regulátoru na přibližně 14,2 voltu. Příliš vysoká a tekutina se odpařuje rychleji. Byli jste mnohem užitečnější, než víte. Původně jsem měl šest různých obvodů, které jsem zvažoval, a chystal jsem se každý z nich připravit. Váš článek vyloučil pět z nich, takže ušetřím značný čas a soustředím se jen na jeden. To mi ušetří spoustu práce. Proto se velmi dobře oplatí kontaktovat vás.
Máte moje svolení experimentovat s mým schématem a zjistit, na co přijdete. Na různých fórech čtu, kde řada lidí mluví o přechodu na sériové regulátory. Jiní varují před příliš vysokým napětím, které ničí izolovaný povlak na vodiči. Mám podezření, že šťastné médium může být kombinací obou systémů, ale ne posunutí celého výstupu na zem. Okruh je stále jednoduchý, s několika komponenty, ale ne archaický.
Moc děkuji za váš čas a pozornost. Jedním z mých zdrojů pro technické informace je: OCW.MIT.EDU Už několik let tam dělám inženýrské kurzy. Za to nemáte žádný kredit, ale je to také zcela zdarma.