3 Fazlı Motosiklet Voltaj Düzenleyici Devreleri

Gönderi, çoğu iki tekerlekli araçta akü şarj voltajını kontrol etmek için kullanılabilecek PWM kontrollü basit 3 fazlı motosiklet voltaj regülatörü devresinin bir listesini tartışıyor. Bu fikir Bay Junior tarafından talep edildi.

Teknik özellikler

merhaba benim adım Brezilya'da genç yaşıyor ve üretim ve kurtarma regülatörü doğrultucu motosiklet voltajı ile çalışıyor ve bir yardım için minnettarım u, motosikletler için üç fazlı bir mosfet regülatör devresine ihtiyacım var, entreda voltajı 80-150 volt, correte Maksimum 25A, maksimum tüketim sistemin 300 watt,

Dönüşü bekliyorum
için.
küçük

Dizayn

Motosiklet için önerilen 3 fazlı motosiklet voltaj regülatörü devresi aşağıdaki şemada görülebilir.

Şemayı anlamak oldukça kolaydır.

Alternatörden gelen 3 fazlı çıktı, sırayla üç güç transistörüne uygulanır. temelde şöntleme cihazları gibi davranır alternatör akımı için.

Hepimizin yaptığı gibi, bir alternatör sargısı, sargının yalıtım kaplamasını yırtarak onu kalıcı olarak tahrip edebilecek bir dereceye kadar büyük ters EMF'lere maruz kalabilir.

Alternatör potansiyelinin şöntleme veya şasiye kısa devre yöntemi ile düzenlenmesi, alternatör potansiyelinin olumsuz etkilere neden olmadan kontrol altında tutulmasına yardımcı olur.

Şöntleme süresinin zamanlaması burada çok önemlidir ve nihayetinde redresöre ve şarj edilen bataryaya ulaşabilecek akımın büyüklüğünü doğrudan etkiler.

Çok basit bir yol şöntleme süresinin kontrol edilmesi şemada gösterildiği gibi, alternatörün 3 sargısına bağlanan üç BJT'nin iletimini kontrol etmektir.

BJT'ler yerine Mosfetler de kullanılabilir, ancak BJT'lerden çok daha pahalı olabilir.

Yöntem, bir basit 555 IC PWM devresi.

IC'nin pin3'ünden gelen değişken PWM çıkışı, BJT'lerin tabanları boyunca uygulanır ve bu da PWM görev döngüsüne bağlı olarak kontrollü bir şekilde yürütülmeye zorlanır.

İle ilişkili pot IC 555 devresi şarj edilen pil için doğru ortalama RMS voltajını elde etmek için uygun şekilde ayarlanır.

Mosfetleri kullanan 3 fazlı motosiklet voltaj regülatörü devresinde gösterilen yöntem, aynı sonuçları elde etmek için tekli alternatörler için eşit olarak uygulanabilir.

Tepe voltaj ayarı

Bağlanan batarya için güvenli bir şarj voltajı seviyesini korumak amacıyla, aşağıdaki şemaya göre yukarıdaki devreye bir tepe voltaj düzenleme özelliği dahil edilebilir.

Görülebileceği gibi, IC 555'in toprak hattı, tabanı alternatörden gelen tepe voltajı tarafından kontrol edilen NPN BC547 tarafından değiştirilir.

Tepe voltajı 15 V'u aştığında, BC547 IC 555 PWM devresini yürütür ve etkinleştirir.

MOSFET şimdi alternatörden toprağa aşırı gerilimi PWM görev döngüsü tarafından belirlenen bir hızda iletir ve şöntlemeye başlar.

İşlem, alternatör voltajının bu eşiğin üzerine çıkmasını önler ve böylece akünün asla aşırı şarj olmamasını sağlar.

Transistör BC547'dir ve pin5 kapasitör 10nF'dir.

Motosiklet Akü Şarj Sistemi

Aşağıda sunulan ikinci tasarım, Motosikletlerin 3-Fazlı şarj sistemi için bir Doğrultucu artı Regülatördür. Doğrultucu tam dalgalıdır ve regülatör şönt tipi regülatördür.

Ekleyen: Abu Hafss

Bir motosikletin şarj sistemi arabalardakinden farklıdır. Arabalardaki voltaj alternatörü veya jeneratörü, düzenlenmesi oldukça kolay olan elektro-mıknatıs tipindedir. Oysa motosikletlerdeki jeneratörler kalıcı mıknatıs tipindedir.

Bir alternatörün voltaj çıkışı RPM ile doğru orantılıdır, yani yüksek RPM'de alternatör 50V'den fazla yüksek voltaj üretecektir, bu nedenle tüm elektrik sistemini ve aküyü de korumak için bir regülatör gerekli hale gelir.

Yüksek hızlarda çalışmayan bazı küçük bisikletler ve 3 tekerlekli araçlar, tam dalga doğrultma gerçekleştirmek için yalnızca 6 diyota (D6-D11) sahiptir. Düzenlemeye ihtiyaçları yoktur, ancak bu diyotlar yüksek amper değerine sahiptir ve çalışma sırasında çok fazla ısı yayar.

Uygun düzenlenmiş şarj sistemlerine sahip bisikletlerde normalde şönt tipi düzenleme kullanılır. Bu, AC dalga formunun bir döngüsü için alternatör sargılarını kısa devre yaparak yapılır. Her fazda şöntleme cihazı olarak bir SCR veya bazen bir transistör kullanılır.

Devre şeması

Devre Çalışması

C1, R1, R2, ZD1, D1 ve D2 ağı, voltaj algılama devresini oluşturur ve yaklaşık 14,4 voltta tetiklemek üzere tasarlanmıştır. Şarj sistemi bu eşik voltajını geçer geçmez T1 iletime başlar.

Bu, akım sınırlayıcı dirençler R3, R5 ve R7 aracılığıyla üç SCR S1, S2 ve S3'ün her bir kapısına akım gönderir. D3, D4 ve D5, kapıları birbirinden izole etmek için önemlidir. R4, R6 ve R8, T1'den olası herhangi bir sızıntının boşaltılmasına yardımcı olur. S1, S2 ve S3, ortak ısı emici kullanılıyorsa, mika izolatör kullanılarak ısıya batırılmalı ve birbirinden izole edilmelidir.

Doğrultucu için üç seçenek vardır:

a) Altı otomotiv diyotu

b) Bir adet 3 fazlı doğrultucu

c) İki köprü doğrultucu

Hepsi en az 15A derecelendirmeli ve ısıya batırılmış olmalıdır.

Otomotiv diyotları iki tip pozitif gövde veya negatif gövdedir, bu nedenle buna göre kullanılmalıdır. Ancak, ısı emiciyle teması biraz zor olabilir.

İki Köprü Doğrultucuyu Kullanma

İki köprü doğrultucu kullanılıyorsa, gösterildiği gibi kullanılabilirler.

Köprü Doğrultucu

Otomotiv diyotları

3 fazlı doğrultucu

Köprü Doğrultucu

Motosiklet Şönt Düzenlemesi ile Verimli Akü Şarjı

Hevesli bir araştırmacı / mühendis olan Bay Leoneard ve benim aramdaki aşağıdaki e-posta sohbeti, motosiklet şönt regülatörünün sakıncaları ve sınırlamaları ile ilgili çok ilginç gerçekleri öğrenmemize yardımcı oluyor. Ayrıca, konsepti basitçe etkili ancak ucuz bir tasarıma nasıl yükselteceğimizi bilmemize yardımcı olur.

Leonard:

İlginç bir devren var, ama .....
Motosikletimde 30 amperlik bir alternatör var, eminim RMS ve 43,2 Amper ile zirveye çıkıyor. 25 Amp devrenizin uzun süre dayanması pek olası değildir.
Ancak.....
Önerdiğiniz doğrultucular yerine, bir SQL50A 1000 Volt'ta 50 Amper olarak derecelendirilmiştir. 3 fazlı bir redresör modülüdür ve 45 amper tepe ile başa çıkmada sorun yaşamamalıdır. (Elimde iki tane var.)
Bu aynı zamanda SCR'lerin bu Amperajı ve 40 Amperlik RMS akımına sahip üç HS4040NAQ2'yi (520 Ampere kadar tekrar etmeyen dalgalanma) çok iyi idare etmesi gerektiği anlamına gelir. Tabii ki, oldukça sağlıklı bir soğutucu ve iyi bir hava akışı gerektirecekler.
Kontrol devresinin hemen hemen olduğu gibi çalışması gerektiğini düşünüyorum.
Son üç ayda 3 düzenleyiciyi değiştirdim ve kötüden sonra iyi para atmaya çalışıyorum. Sonuncusu da kötüleşmeden önce toplam on saniye sürdü. Kendi gemimi inşa etmek üzereyim ve bir savaş gemisine güç sağlamak için onu inşa etmem gerekiyorsa, öyle olsun.
Fark ettiğim bir diğer şey ise alternatörde kullanılan laminasyonların elektrik motorlarında kullanılanlardan çok daha kalındır. 18 kutuplu bir sargı ve otoyol hızlarında çalışan motor, demirde çok daha yüksek frekans ve çok daha fazla girdap akımı anlamına gelir. Voltajın 70 Volt'a (RMS) kadar çıkmasına izin veren bir seri regülatör kullanıyorsanız, bu girdap akımları üzerindeki etkisi ne olur? Bu, girdap akımlarını ütünün aşırı ısınmasına neden olacak ve alternatörün sargılarına zarar verme riskini artıracak mı? Öyleyse, voltajın 14 Volt'un üzerine çıkmasına izin vermemek mantıklı olur, ancak yine de alternatörden 1500 RPM'de 20 Amper geliyor.

BEN:

Teşekkür ederim! Evet, alternatör sargısına büyük baskı uygulayabilecek bu yüksek voltajdan kurtulmalısınız, en iyi yol, onu soğutucu üzerindeki ağır hizmet MOSFET'lerinden geçirmektir.
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Aslında, voltajın sargılar üzerindeki etkileriyle neredeyse hiç ilgilenmiyorum. 480 Volt'ta çalışan rastgele sargılı statorlarda da kullanılan Poly-Armor Vinyl ile kaplanmış gibi görünüyorlar. Çok kalın oldukları için laminasyonlardaki girdap akımlarından kaynaklanan ısı hakkında çok daha fazla endişeliyim. Burada, 60 htz hat akımına sahip Devletlerde, motor laminasyonlarının kalınlığı, alternatörde olduklarının bir kısmıdır. Yol hızında, alternatörün frekansı 1,2 Khtz veya daha yüksek olabilir. Diğer uygulamalarda, bu girdap akımlarını ortadan kaldırmak için bir ferrit çekirdek gerektirir.
Bu uygulamada girdap akımlarının rolünü anlamaya çalışıyorum. RPM arttıkça, frekans ve girdap akımları da artar. Üretilen voltajı dengelemek için parazitik bir yük mü? Yüksek RPM'de üretilen akımı dengelemenin bir yolu mu? Bu ne kadar ısı üretir? Yüksek RPM'de sarımı yakmaya yetecek kadar mı?
Motorun içinde bulunan, tertibatı soğutmak için motor yağı kullanmayı anlayabiliyorum, ancak volanın merkezkaç kuvveti ve bunun içinde bulunan sargılarla, soğutma için onlara gerçek miktarda yağ geldiğini hayal edemiyorum.
Okuyabildiğim en yüksek voltaj 70 Volt RMS'dir. Isı aşırı hale gelmedikçe, tel üzerindeki PAV kaplamasından ark almak yeterli değildir. Bununla birlikte, fazlalığı toprağa yönlendirirken, dönen mıknatıslardan gelen manyetik alana karşı çıkan bir karşı EMF var mı? Ve eğer öyleyse, ne kadar etkilidir?

BEN:

Evet, frekanstaki artış demir bazlı bir çekirdekte daha fazla girdap akımına ve ısının artmasına neden olacaktır.Şönt kontrol yönteminin motor bazlı jeneratörler için iyi olduğunu okudum, ancak bu aynı zamanda alternatör çarkında ve Araç tarafından daha fazla yakıt tüketimi Fan soğutması bir seçenek midir? fana giden akıma alternatörün kendisinden erişilebilir.

Leonard:

Ne yazık ki alternatör için bir soğutma fanı bir seçenek değil. Yani motorun içine monte edilmiş ve Vulcan'ımın üzerinde iki alüminyum kapak var. (Alternatör sargısını değiştirmek, motoru motosikletten çıkarmak anlamına gelir.) Girdap akımlarını azaltmanın bir yolunu görmüyorum çünkü bunlar volanın içinde dönen mıknatıslardan kaynaklanır. Ancak şönt voltajını 24 Volt'a yükselterek ve ardından 14 Volt'a ayarlanmış bir seri regülatör ile şönt edilen akımı toprağa indirebilirim. Alternatörü test ederken, kısa devre akımını azaltmada karşı EMF'nin pek bir etkisi görmüyorum. Alternatörü 30 Ampere kadar yükleyebilirim ve kabloları kısa devre yaparak hala 29 Amper okuyorum.
Bununla birlikte, girdap akımlarını yüksek RPM'de voltaj ve akımı dengelemek için parazitik bir yük olarak kullanıyorsanız, oldukça etkili görünüyor. Açık devre voltajı 70 Volta (RMS) ulaştığında, motor devri iki katına çıksa bile yükselmez. 20 Amper toprağa şöntleme (fabrika regülatörleri tarafından yapıldığı gibi), girdap akımlarına ek olarak sargıdaki ısıyı artırır. Sargılardan geçen akımı azaltarak, sargılar tarafından üretilen ısı da azaltılmalıdır. Bu, girdap akımlarını azaltmaz, ancak alternatörün ürettiği toplam ısıyı azaltarak, umarız sargı yalıtımını korur.
Sargılar üzerindeki kaplamayı göz önünde bulundurursak, üretilen voltajla neredeyse hiç ilgilenmiyorum. Yıllarca elektrik motorunun yeniden inşasında çalışmış biri olarak, ISI'nın yalıtımın en büyük düşmanı olduğunun farkındayım. Çalışma sıcaklığı arttıkça yalıtımın kalitesi düşer. Ortam sıcaklığında, PAV kaplaması 100 Volt 'dönüşü' tutabilir. Ancak bu sıcaklığı 100 C artırın ve olmayabilir.
Ben de merak ediyorum. Elektrik motorları, demir içindeki manyetik alan tersine çevrilmesine karşı direnci azaltmak için% 3 silikonlu bir çelik alaşım kullanır. Bunu laminasyonlarına dahil ediyorlar mı yoksa yüksek RPM'de voltaj ve akım artışını daha da azaltmak için silikonu çıkarıyorlar mı? Isıya katkı sağlamaz, ancak ütünün verimini düşürür, RPM yükselir. Çekirdekte manyetik alanın tersine çevrilmesine karşı direnci artırarak, manyetik alan tersine çevrilmesi gerekmeden önce çekirdeğin derinliklerine nüfuz edemeyebilir. Dolayısıyla, RPM ne kadar yüksek olursa, manyetik alan tarafından o kadar az penetrasyon sağlanır. Girdap akımları bu penetrasyonu daha da azaltabilir.

BEN:

Analiziniz mantıklı ve teknik olarak oldukça sağlam görünüyor. Temelde bir elektronik uzmanı olarak, elektrik bilgim çok iyi değil, bu yüzden motorun dahili çalışmasını ve modifikasyonları önermek benim için zor olabilir. Ancak son cümlelerinizde de söylediğiniz gibi manyetik alanı kısıtlayarak girdap akımının derine girmesi engellenebilir. Bu sorunu araştırmayı denedim ancak şu ana kadar yararlı bir şey bulamadım!

Leonard:

Öyleyse, 13 yıldır elektrik motorları ile çalıştığım için, sizin küçük bir dezavantajınız mı var? Bununla birlikte, çalışmalarım elektronikle de ilgiliydi ve motorlarla çalışarak daha fazla para kazanabileceğimi bulana kadar tüm çalışmalarım da öyleydi. Bu aynı zamanda entegre devrelere ayak uyduramadığım anlamına geliyordu ve MOSFET'ler, en ufak bir statik yük ile hızlı bir şekilde patlayabilecek hassas küçük şeylerdi. Yani konu elektronik olduğunda, benim dezavantajım var. Yeni gelişmelere ayak uyduramadım.
Bilgilerimin çoğunu tek bir yerde bulamamış olmam ilginç. Sanki hiçbir kavram birbiriyle ilişkili değilmiş gibi. Yine de hepsini bir araya getirdiklerinde bir anlam ifade etmeye başlarlar. Frekans ne kadar yüksekse, aynı endüktif reaktansı elde etmek için o kadar az dönüş gerekir. Dolayısıyla RPM ne kadar yüksek olursa, manyetik alan o kadar az etkili olur. Çıkış 70 volta ulaştığında çıkışı sabit tutabilmelerinin tek yolu budur.
Ama bir osiloskoptaki desene baktığımda, etkilenmedim. Bir milisaniye şarj süresi, ardından 6 ila 8 milisaniye topraklanmış çıktı. Motosiklet pillerinin uzun süre dayanmamasının nedeni bu olabilir mi? Altı aydan bir yıla kadar, otomotiv aküleri beş yıl veya daha uzun süre devam ederken. Bu yüzden voltaj seviyesini daha yüksek bir voltajda toprağa 'klipslemeyi' seçiyorum ve bu kırpma sabit. Akünün, ışıkların ve devrelerin gerektirdiklerine göre sabit bir şarj oranını korumak için bir seri regülatör takip eder. Sonra onu 50 Amper işleyecek şekilde tasarlayarak, bir daha asla bir regülatörü değiştirmek zorunda kalmam.
50 Amperlik bir derecelendirme ile çalışıyorum, ancak bir 'kesme makinesi' kullanarak Amperajın toprağa 20 Amperden önemli ölçüde daha düşük olmasını bekliyorum. Belki dört Amper kadar düşük. Ardından seri regülatör, motor için akü, ışıklar ve devreler için (yaklaşık olarak) yedi Amper sağlar. Her şey bileşenlerin watt değerinde ve sargıların kaplamasına meydan okumak için yeterli voltajda değil.
Şönt regülatörleri hakkında çok iyi bir makale yazdınız, ancak 25 Amper uygulamam için çok küçük. Yine de iyi bir ilham kaynağı.

BEN:

Evet doğru, 1/6 görev döngüsü pili düzgün şarj etmeyecek. Ancak bu, bir köprü doğrultucu ve büyük bir filtre kapasitörüyle kolayca çözülebilir, bu da pilin etkili şarj için yeterli DC almasını sağlar. Ancak 25 Amper sınırı, MOSFET amfi özelliklerini artırarak kolayca yükseltilebilir. Veya paralel olarak daha fazla cihaz ekleyerek olabilir.

Leonard:

Aynı zamanda, her şeyi mevcut odaya sığdırmak için kompakt tutmaya çalışıyorum, böylece büyük filtre kapasitör kondansatörü bir sorun haline gelir. Köprü doğrultucusundan sonra her üç fazın da kırpılması durumunda da gerekli değildir. Tüm dalgalanma kesilir ve seri regülatör% 100 şarj süresini korur.
Devreniz aynı zamanda% 100 şarj süresini de korur, ancak şasiye bağladığınız akım çok daha yüksek olacaktır çünkü onu akü voltajında ​​kesiyorsunuz.

Dalga formlarında görebileceğiniz gibi, kondansatöre ihtiyaç duyulmamalıdır. Ancak daha yüksek bir seviyede kırpılarak, toprağa şant edilen akım daha düşük olmalıdır. Ardından, voltajı bir seri regülatörden düşürmek hiçbir şeye zarar vermemelidir. Pili şarjlı tutmak için fazlasıyla yeterli olmalıdır.
Bir not. Bir kurşun / asit akü için optimum şarj voltajı aslında 13,7 volttur. 12 voltta tutmak, aküyü motoru çalıştıracak kadar vermeyebilir. Ve devrem başlangıç ​​niteliğindedir ve yine de değişebilir.

Fabrika, çalışma biçiminde neredeyse ilkel görünüyor. Devreleri, tetikleme seviyesine ulaşana kadar pili şarj eder. daha sonra akü tetikleme seviyesinin altına düşene kadar tüm akımı toprağa yönlendirir. Sonuç, 15 Amper'e kadar çıkabilen kısa, sert bir şarj patlamasına sahip bir dalga biçimidir. (Ölçmedim) Bunu, aşağı doğru hafif bir eğimle daha uzun bir çizgi ve başka bir patlama izledi.
Otomotiv pillerinin 5 ila 10 yıl veya daha uzun süre dayandığını gördüm. Bir çiftlikte çocukken, babam eski traktörlerden birini arabadan bir alternatör kullanarak altı volttan on iki voltluk bir sisteme dönüştürdü. On beş yıl sonra, aynı akü hala traktörü çalıştırıyordu. Birlikte çalıştığım okulda (Motosiklet güvenliğini öğretir), tüm pillerin bir yıl içinde değiştirilmesi gerekiyor. NEDEN ? ? ? Bulabildiğim tek şey şarj sistemi. Çalıştığım pillerin çoğu yalnızca 2 Amperlik bir şarj oranı için derecelendirilmiştir, 30 Amper kapasitesine kadar 70 volta kadar, kısa patlamalar için pil terminallerine uygulanan dahili hasara neden olabilir ve pilin ömrünü kısaltabilir. Özellikle sıvı seviyelerini kontrol edemediğiniz pillerde. Pil ile ilgili tek sorun sıvı seviyesi olabilir, ancak bu konuda yapabileceğiniz hiçbir şey yoktur. Sıvı seviyelerini kontrol edebilir ve sürdürebilirsem, pil ömrü önemli ölçüde uzar.
Alternatörden gelen uçlar # 16'nın metrik eşdeğeri olacaktır. AWG tablosuna göre bu, iletim hattı olarak 3,7 Amper ve şasi kablolamasında 22 Amper için uygundur. Şönt regülatörlü 30 Amperlik bir alternatörde mi? Şönt seviyesi ve Amperaj ters orantı olmalıdır, bu nedenle voltajı ikiye bölerek Amperajı önemli ölçüde azaltmalıyım. Düzeltilmiş dalga biçimine bakıldığında, en yüksek EMF konsantrasyonu alt yarıdadır. Mantık, akımın bir kesire indirileceğini öne sürer. Ne zaman kullandığımı öğreneceğim.
1500 cc'lik bir motorda, motordaki azalan sürtünmeyi fark etmeyi beklemiyorum, ancak yakıt ekonomim iyileşebilir. Ve hatırlıyorum, otomotiv alternatörlerine katı hal regülatörlerini ilk yerleştirmeye başladıklarında, sihirli sayı 13,7 Volt'du. Bununla birlikte, seri regülatörümü yaklaşık 14,2 Volt'a ayarlamayı planlıyordum. Çok yüksek ve sıvı daha hızlı buharlaşır. Tahmin ettiğinden çok daha yardımcı oldun. Başlangıçta, düşündüğüm altı farklı devre vardı ve her birini denemek için gidiyordum. Makaleniz bunlardan beşini eledi, bu yüzden önemli ölçüde zaman kazanıp sadece bir tanesine konsantre oluyorum. Bu beni çok fazla işten kurtarıyor. Bu, sizinle iletişim kurmaya zaman ayırmaya değer.
Şemamı denemek ve ne bulduğunu görmek için iznim var. Çeşitli forumlarda, bir dizi insanın seri regülatörlere gitmekten bahsettiği yerleri okuyorum. Diğerleri, tel üzerindeki yalıtılmış kaplamayı tahrip eden çok yüksek bir gerilime karşı uyarılar. Mutlu ortamın her iki sistemin bir kombinasyonu olabileceğinden şüpheleniyorum, ancak tüm çıktıyı toprağa yönlendirmiyor. Devre, birkaç bileşenle hala basittir, ancak arkaik değildir.
Zaman ayırdığınız ve ilginiz için çok teşekkür ederim. Teknik bilgi kaynaklarımdan biri: OCW.MIT.EDU Orada birkaç yıldır mühendislik dersleri veriyorum. Bunları yaptığınız için herhangi bir kredi alamazsınız, ancak aynı zamanda tamamen ücretsizdir.