3-fazni tokokrožni regulatorji napetosti

V prispevku je opisan seznam enostavnega 3-faznega regulatorja napetosti motornega kolesa s PWM, ki se lahko uporablja za nadzor napetosti polnjenja akumulatorja pri večini dvokolesnikov. Idejo je zahteval gospod Junior.

Tehnične specifikacije

pozdravljeni, moje ime je junior v živo v Braziliji in sodelujem z izdelovalcem in izterjevalnikom regulatorja napetosti motornega kolesa in bi bil hvaležen. u, rabim trifazni mosfet regulator vezja za motorna kolesa, napetost 80–150 voltov, korektna vrednost največ 25A, največja poraba sistema 300 vatov,

Čakam vrnitev
do.
mlajši

Dizajn

Predlagani trifazni motorni tokokrog regulatorja napetosti za motocikel je lahko prikazan na spodnjem diagramu.

Shemo je dokaj enostavno razumeti.

Trifazni izhod iz alternatorja se zaporedno uporablja na treh močnostnih tranzistorjih, ki v bistvu delujejo kot ranžirne naprave za tok alternatorja.

Kot vsi to med obratovanjem, bi lahko navitje alternatorja postalo izpostavljeno velikim povratnim elektromagnetnim sevanjem, do te mere, da bi lahko raztrgalo izolacijski pokrov navitja in ga trajno uničilo.

Regulacija potenciala alternatorja z metodo ranžiranja ali kratkega stika s tlemi pomaga ohranjati potencial alternatorja pod nadzorom, ne da bi pri tem povzročal škodljive učinke.

Čas ranžirnega obdobja je tu ključnega pomena in neposredno vpliva na velikost toka, ki lahko končno doseže usmernik in napolnjeno baterijo.

Zelo preprost način nadzor časovnega obdobja ranžiranja je z nadzorovanjem prevodnosti treh BJT-jev, povezanih preko 3 navitja alternatorja, kot je prikazano na diagramu.

Namesto BJT-jev se lahko uporabljajo tudi mosfet-i, vendar bi bili lahko dražji od BJT-jev.

Metoda se izvaja z uporabo a preprosto vezje 555 IC PWM.

Spremenljiv izhod PWM iz zatiča 3 IC se uporablja na osnovah BJT-jev, ki so nato prisiljeni nadzorovano voditi, odvisno od delovnega cikla PWM.

Povezani lonec z Vezje IC 555 je ustrezno prilagojen za doseganje pravilne povprečne efektivne napetosti za akumulator.

Metodo, prikazano v 3-faznem vezju regulatorja napetosti motocikla z uporabo MOSFET-ov, je mogoče enako uporabiti za enojne alternatorje, da dobimo enake rezultate.

Nastavitev največje napetosti

V zgornjem vezju je po naslednjem diagramu lahko vključena funkcija regulacije najvišje napetosti, da se ohrani varna polnilna napetost za priključeno baterijo.

Kot je razvidno, ozemljitveno črto IC 555 preklopi NPN BC547, katerega podnožje krmili največja napetost alternatorja.

Ko največja napetost preseže 15 V, BC547 izvede in aktivira vezje PWM IC 555.

MOSFET zdaj izvede in začne ranžirati odvečno napetost od alternatorja do tal s hitrostjo, določeno z delovnim ciklom PWM.

Postopek preprečuje, da bi napetost alternatorja presegla ta prag in tako zagotovila, da se baterija nikoli ne napolni.

Tranzistor je BC547, kondenzator pin5 pa 10nF

Sistem za polnjenje akumulatorjev motornih koles

Druga zasnova, predstavljena spodaj, je usmernik in regulator za trifazni sistem polnjenja motociklov. Usmernik je polnovalni in regulator je regulator tipa.

Avtor: Abu Hafss

Sistem polnjenja motocikla se razlikuje od sistema za polnjenje avtomobilov. Napetostni alternator ali generator na avtomobilih ima elektromagnetni tip, ki ga je enostavno regulirati. Generatorji na motociklih pa imajo trajni magnet.

Izhodna napetost alternatorja je sorazmerna z vrtljaji na minuto, tj. Pri visokih vrtljajih bo generator generiral visoke napetosti nad 50V, zato regulator postane bistven za zaščito celotnega električnega sistema in baterije.

Nekatera majhna kolesa in trikolesniki, ki ne vozijo z veliko hitrostjo, imajo le 6 diod (D6-D11) za popolno valovno usmeritev. Ne potrebujejo regulacije, vendar so te diode visoko amperske in med delovanjem odvajajo veliko toplote.

Pri kolesih z ustreznimi reguliranimi polnilnimi sistemi se običajno uporablja regulacija tipa shunt. To se naredi tako, da se za en cikel valovne oblike AC izmenijo navitja alternatorja. V vsaki fazi se kot ranžirna naprava uporablja SCR ali včasih tranzistor.

Shema vezja

Delovanje vezja

Omrežje C1, R1, R2, ZD1, D1 in D2 tvori vezje za zaznavanje napetosti in je zasnovano tako, da sproži pri približno 14,4 volta. Takoj, ko polnilni sistem preide to mejno napetost, začne T1 voditi.

Ta prek tokovnih omejevalnih uporov R3, R5 in R7 pošlje tok na vsa vrata treh SCR-jev S1, S2 in S3. D3, D4 in D5 so pomembni za izolacijo vrat med seboj. R4, R6 in R8 pomagajo pri odvajanju morebitnih uhajanj iz T1. S1, S2 in S3 je treba toplotno potopiti in izolirati drug od drugega z izolatorjem sljude, če uporabljamo skupni hladilnik.

Za usmernik so na voljo tri možnosti:

a) Šest avtomobilskih diod

b) En 3-fazni usmernik

c) Dva mostovna usmernika

Vsi morajo imeti nazivno vrednost najmanj 15A in toplotno potopljeni.

Avtomobilske diode so dve vrsti pozitivnega ali negativnega telesa, zato jih je treba ustrezno uporabljati. Toda morda jih je težko kontaktirati s hladilnikom.

Uporaba dveh mostnih usmernikov

Če uporabljate dva mostovna usmernika, jih lahko uporabite, kot je prikazano.

Mostni usmernik

Avtomobilske diode

3-fazni usmernik

Mostni usmernik

Učinkovito polnjenje akumulatorja s pomočjo regulacije motornega kolesa

Naslednji e-poštni pogovor med g. Leoneardom, navdušenim raziskovalcem / inženirjem in mano, nam pomaga, da se naučimo nekaj zelo zanimivih dejstev o pomanjkljivostih in omejitvah regulatorja motornega kolesa. Pomaga nam tudi, kako vemo, kako koncept preprosto nadgraditi v učinkovit, a poceni dizajn.

Leonard:

Imate zanimiv krog, ampak .....
Moj motocikel ima 30 amp alternator, za katerega sem prepričan, da je RMS, in doseže najvišjo vrednost 43,2 amperov. Verjetno vaše 25-ampersko vezje sploh ne bo dolgo zdržalo.
Vendar .....
Namesto usmernikov, ki jih predlagate, je SQL50A ocenjen na 50 amperov pri 1000 voltov. Je 3-fazni usmerniški modul in ne bi smel imeti težav z roko 45 amperov. (Pri roki imam dva.)
To tudi pomeni, da bodo morali SCR-ji ravnati s to jakostjo jakosti in trije HS4040NAQ2 z RMS-tokom 40 amperov (neponavljajoči se val na 520 amperov) bi to morali dobro obvladati. Seveda bodo potrebovali precej zdrav hladilnik in dober pretok zraka.
Mislim, da bi moralo krmilno vezje delovati skoraj tako, kot je.
V zadnjih treh mesecih sem zamenjal 3 regulatorje in skušal sem metati dober denar za slabim. Zadnja je trajala skupno deset sekund, preden je tudi šlo slabo. Kmalu bom zgradil svojega in če ga bom moral zgraditi za pogon bojne ladje, naj bo tako.
Še nekaj, kar sem opazil, je, da so plasti, ki se uporabljajo v alternatorju, precej debelejše od tistih, ki se uporabljajo pri električnih motorjih. 18-polno navitje in motor, ki deluje pri avtocestni hitrosti, pomeni veliko višjo frekvenco in veliko več vrtinčnih tokov v železu. Kakšen bi bil učinek na te vrtinčne tokove, če bi uporabili serijski regulator, ki bi omogočil napetost do 70 voltov (RMS)? Bi to povečalo vrtinčne tokove do točke pregrevanja železa in tvegalo poškodbe navitij alternatorja? Če je tako, bi bilo smiselno, da ne dovolimo, da napetost preseže 14 voltov, vendar imam še vedno 20 amperov, ki prihajajo iz alternatorja pri 1500 vrtljajih na minuto.

JAZ:

Hvala vam! Da, znebiti se morate tiste visoke napetosti, ki bi lahko močno pritisnila na navitje alternatorja, najboljši način je, da ga preusmerite skozi močne MOSFET-ove na hladilniku
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Pravzaprav me niti približno ne skrbijo vplivi napetosti na navitja. Zdi se, da so prevlečeni z Poly-Armor Vinyl, ki se uporablja tudi pri naključnih statorjih ran, ki delujejo pri 480 voltov. Veliko bolj me skrbi toplota iz vrtinčnih tokov v laminacijah, saj so tako gosti. Tukaj v zveznih državah je pri linijskem toku 60 Hz debelina laminatov motorja del tistega, kar je v alternatorju. Pri cestni hitrosti je lahko frekvenca alternatorja 1,2 kHz ali več. V drugih aplikacijah bi to zahtevalo feritno jedro za odpravo vrtinčnih tokov.
Poskušam razumeti vlogo vrtinčnih tokov v tej aplikaciji. S povečanjem vrtljajev na minuto se povečuje tudi frekvenca in vrtinčni tokovi. Parazitska obremenitev za izravnavo ustvarjene napetosti? Način za izravnavo toka, ustvarjenega pri visokih vrtljajih? Koliko toplote to ustvari? Dovolj za izgorevanje navitja pri visokih vrtljajih?
Nahaja se znotraj motorja in razumem uporabo motornega olja za hlajenje sklopa, vendar s centrifugalno silo vztrajnika in navitji v njem ne morem predstavljati, da bi do njih prišla resnična količina olja za hlajenje.
Najvišja napetost, ki sem jo lahko prebral, je 70 V RMS. To ni dovolj za oblok skozi PAV prevleko na žici, razen če vročina postane pretirana. Vendar pa pri ranžiranju presežka na tla obstaja li števec EMF, ki nasprotuje magnetnemu polju vrtečih se magnetov? In če je tako, kako učinkovit je?

JAZ:

Da, povečanje frekvence bo povzročilo več vrtinčnega toka v jedru na osnovi železa in povečanje toplote. Prebral sem, da je metoda krmiljenja ranžiranja dobra za motorne generatorje, vendar bo to pomenilo tudi večjo obremenitev na kolesu alternatorja in večja poraba goriva v vozilu. Ali je možno hlajenje z ventilatorjem? tok do ventilatorja je dostopen iz samega alternatorja.

Leonard:

Bojim se, da hladilni ventilator ni alternativa alternatorju. To je nameščeno znotraj, v motorju in na mojem Vulcanu sta nad tem dva aluminijasta pokrova. (Zamenjava navitja alternatorja pomeni odstranitev motorja iz motocikla.) Ne vidim načina za zmanjšanje vrtinčnih tokov, ker so ki ga povzročajo magneti, ki se vrtijo znotraj vztrajnika. Vendar pa lahko tok, ki ga preusmerim na tla, zmanjšam tako, da povišam napetost ranžirnega voda na 24 Voltov in sledim temu s serijskim regulatorjem, nastavljenim na 14 Voltov. Pri preizkušanju alternatorja ne vidim velikega učinka števca EMF na zmanjšanje toka kratkega stika. Alternator lahko naložim na 30 amperov in s skrajšanjem vodnikov še vedno preberem 29 amperov.
Če pa se vrtinčni tokovi uporabljajo kot parazitska obremenitev za izravnavo napetosti in toka pri visokih vrtljajih, se zdi zelo učinkovito. Ko napetost odprtega kroga doseže 70 voltov (RMS), ne gre več, tudi če se vrtljaji motorja podvojijo. S ranžiranjem 20 amperov na tla (kot to storijo tovarniški regulatorji) se poleg vrtinčnih tokov poveča tudi toplota v navitju. Z zmanjšanjem toka skozi navitja je treba zmanjšati tudi toploto, ki jo tvorijo navitja. To ne bo zmanjšalo vrtinčnih tokov, vendar bi moralo zmanjšati skupno toploto, ki jo ustvarja alternator, in upamo, da bo ohranilo izolacijo navitja.
Glede na prevleko na navitjih me niti približno ne skrbi ustvarjena napetost. Ko sem že leta delal na področju obnove elektromotorjev, se zavedam, da je TOPLOTA najhujši sovražnik izolacije. Kakovost izolacije se zmanjšuje s povečanjem delovne temperature. Pri sobni temperaturi lahko premaz PAV zadrži 100 voltov. Toda to temperaturo dvignite za 100 C in morda ne bo.
Tudi jaz sem radoveden. Elektromotorji uporabljajo jekleno zlitino s 3% silicija, da zmanjšajo odpornost na obračanje magnetnega polja v železu. Ali to vključujejo v svoje laminacije ali izpuščajo silicij, da bi še dodatno zmanjšali povečanje napetosti in toka pri visokih vrtljajih? Ne dodaja toplote, zmanjša pa izkoristek železa, večji kot je RPM. S povečanjem odpornosti na preobrat magnetnega polja v jedru magnetno polje morda ne bo prodrlo tako globoko v jedro, preden bo potrebno, da se obrne. Torej, višji je RPM, manjši je prodor magnetnega polja. Vrtinčasti tokovi lahko še dodatno zmanjšajo ta prodor.

JAZ:

Vaša analiza je smiselna in se zdi zelo tehnično ustrezna. Ker sem v bistvu moški iz elektronike, moje znanje o elektriki ni zelo dobro, zato je predlaganje notranjega delovanja in sprememb motorja zame težko. Toda, kot ste v zadnjih stavkih povedali z omejevanjem magnetnega polja, lahko vrtinčnemu toku preprečite globok vstop. Poskušal sem iskati to težavo, vendar do zdaj nisem našel ničesar koristnega!

Leonard:

Torej, ko sem že 13 let delal z elektromotorji, sem v nekoliko slabšem položaju? Čeprav sem študiral tudi elektroniko, tako je bilo tudi vse moje delo, dokler nisem ugotovil, da bi lahko zaslužil več denarja z motorji. To je pomenilo tudi, da nisem sledil integriranim vezjem, MOSFET-ji pa so bile občutljive malenkosti, ki jih je bilo mogoče hitro odpihniti z najmanjšim statičnim nabojem. Torej, ko gre za elektroniko, ste v slabšem položaju. Nisem mogel slediti novemu razvoju.
Zanimivo je, da na enem mestu nisem mogel najti veliko svojih informacij. Nekako tako, kot da noben koncept ni povezan med seboj. Ko pa jih vse skupaj sestavi, začnejo imeti smisel. Višja kot je frekvenca, manj obratov je potrebnih, da dobimo enako induktivno reaktanco. Torej višji kot je RPM, manj učinkovito je magnetno polje. To je edini način, da lahko ohranijo konstanto izhoda, ko izhod doseže 70 voltov.
Toda ob pogledu na vzorec na osciloskopu nisem navdušen. Čas polnjenja v milisekundi, čemur sledi 6 do 8 milisekund ozemljene moči. Ali je to razlog, da motorne baterije ne zdržijo dolgo? Šest mesecev do enega leta, medtem ko avtomobilske baterije trajajo pet let ali več. Zato se odločim, da 'napetost' pri višji napetosti 'pripnem' na ozemljitev in da bo ta odsek konstanten. Sledi serijski regulator za vzdrževanje konstantne hitrosti polnjenja glede na to, kaj potrebujejo baterija, luči in vezja. Potem, ko sem ga zasnoval na 50 amperov, mi nikoli več ne bi bilo treba zamenjati regulatorja.
Delam z močjo 50 A, vendar pričakujem, da mora biti Amperage z uporabo 'strižnika' občutno nižji od 20 amperov na tla. Morda kar štiri ampere. Nato serijski regulator dovoli (približno) sedem amperov za akumulator, luči in vezja za motor. Vse skupaj je v okviru moči komponent in ni dovolj napetosti, da bi prevzelo prevleko navitij.
Napisali ste zelo dober članek o regulatorjih ranžiranja, toda 25 amperov je premalo za mojo aplikacijo. Kljub temu je dober navdih.

JAZ:

Da, tako je, delovni cikel 1/6 ne bo pravilno napolnil baterije. Toda to je mogoče enostavno rešiti z mostičnim usmernikom in velikim filtrirnim kondenzatorjem, ki bo zagotovil, da baterija dobi dovolj enosmernega toka za učinkovito polnjenje. Vesel sem, da mi je bil všeč moj članek. Vendar lahko omejitev 25 Amp enostavno nadgradite s povečanjem specifikacij ojačevalnika MOSFET. Lahko pa tudi z vzporednim dodajanjem več naprav.

Leonard:

Hkrati poskušam, da je vse kompaktno, da se prilega prostoru, na voljo, tako da velik kondenzator kondenzatorja filtra postane problem. Prav tako ni potrebno, če so vse tri faze pritrjene za mostičnim usmernikom. Vsa valovanja so odrezana, serijski regulator pa ohranja 100% čas polnjenja.
Tudi vaše vezje vzdržuje 100% čas polnjenja, vendar bo tok, ki ga preusmerite na maso, veliko večji, ker ga obrežete pri napetosti akumulatorja.

Kot lahko vidite na valovnih oblikah, kondenzator ne bi smel biti potreben. Toda z odrezom na višji ravni mora biti tok, usmerjen na tla, nižji. Potem spuščanje napetosti na serijskem regulatorju ne bi smelo škoditi. Baterije bi moralo biti več kot dovolj za polnjenje baterije.
Ena opomba. Optimalna polnilna napetost za svinčeno / kislinsko baterijo je dejansko 13,7 voltov. Če ga držite pri 12 voltih, baterija morda ne bo imela dovolj za zagon motorja. In moje vezje je predhodno in se še vedno lahko spremeni.

Tovarna je videti nekako primitivno, tako kot deluje. Njihov krog polni baterijo, dokler ne doseže ravni sprožilca. nato pa ves tok preusmeri na tla, dokler baterija ne pade pod nivo sprožilca. Rezultat je valovna oblika s kratkim, ostrim nabojem, ki bi lahko dosegel celo 15 amperov. (Nisem ga izmeril.) Sledila je daljša črta z rahlim naklonom navzdol in še en pok.
Videl sem, da avtomobilske baterije trajajo od 5 do 10 let ali dlje. Kot otrok na kmetiji je moj oče z alternatorjem iz avtomobila pretvoril enega od starih traktorjev iz šest voltov v sistem dvanajstih voltov. Petnajst let kasneje je ta ista baterija še vedno zagnala traktor. V šoli, s katero sodelujem (Uči varnost motornih koles), je treba vse baterije zamenjati v enem letu. ZAKAJ? ? ? Edino, kar sem lahko našel, je polnilni sistem. Večina baterij, s katerimi sem delal, je ocenjena le s hitrostjo polnjenja 2 Amp. Do 70 voltov, ki lahko dosežejo 30 amperov, na kratke izbruhe na terminalih akumulatorja lahko povzročijo notranjo škodo in skrajšajo življenjsko dobo baterije. Še posebej v baterijah, kjer ni mogoče preveriti ravni tekočine. Edina težava akumulatorja je lahko raven tekočine, vendar s tem ne morete ničesar storiti. Če lahko preverjam in vzdržujem nivo tekočine, se življenjska doba baterije znatno podaljša.
Kabli, ki prihajajo iz alternatorja, bi bili metrični ekvivalent številke 16. Glede na tabelo AWG je to dobro za 3,7 ampera kot daljnovod in 22 amperov v ožičenju šasije. Na 30 amperskem alternatorju z regulatorjem premika? Nivo ranga in jakost jakosti morata biti v obratnem razmerju, tako da bi z napetostjo napetosti na polovico močno zmanjšal jakost jakosti. Pri pogledu na popravljeno valovno obliko je najvišja koncentracija EMF v spodnji polovici. Logika bi predlagala, da se tok zmanjša na delce. Izvedel bom, ko ga bom dal v uporabo.
Pri 1500-kubičnih motorjih ne pričakujem, da bom opazil manjši upor motorja, vendar se bo moja poraba goriva morda izboljšala. In spominjam se, da je bilo čarobno število, ko so prvič začeli vgrajevati polprevodniške regulatorje na avtomobilske alternatorje, 13,7 voltov. Vendar sem nameraval nastaviti svoj serijski regulator na približno 14,2 voltov. Previsoko in tekočina hitreje izhlapi. Bili ste veliko bolj koristni, kot veste. Prvotno sem imel šest različnih vezij, o katerih sem razmišljal, in nameraval sem uvrstiti vsakega od njih. Vaš članek jih je odpravil pet, zato prihranim precej časa in se osredotočim samo na enega. To mi prihrani precej dela. Zaradi tega je zelo vredno časa, da stopimo v stik z vami.
Imate moje dovoljenje, da preizkusite mojo shemo in vidite, do česa ste prišli. Na različnih forumih berem, kje se veliko ljudi pogovarja o tem, da bi šli na serijske regulatorje, drugi pa opozarjajo, da previsoka napetost ne uniči izolirane prevleke na žici. Sumim, da je srečni medij lahko kombinacija obeh sistemov, vendar ne premakne celotnega izhoda na tla. Vezje je še vedno preprosto, z malo komponentami, vendar ne arhaično.
Najlepša hvala za vaš čas in pozornost. Eden mojih virov za tehnične informacije je: OCW.MIT.EDU Tam že nekaj let opravljam inženirske tečaje. Za njihovo izvajanje ne dobite nobenega kredita, je pa tudi popolnoma brezplačno.