3-faset motorcykel spændingsregulator kredsløb

Indlægget diskuterer en liste over PWM-styret simpelt 3-faset motorcykel spændingsregulator kredsløb, som kan bruges til at kontrollere batteriets opladningsspænding i de fleste tohjulede. Ideen blev anmodet af Mr. Junior.

Tekniske specifikationer

hej mit navn er junior live i Brasilien og arbejder med fremstilling og genopretning regulator ensretter motorcykel spænding og ville sætte pris på en hjælp u, jeg har brug for et trefaset mosfet regulator kredsløb til motorcykler, entreda spænding 80-150 volt, korrete Maksimum 25A, maksimalt forbrug af systemet 300 watt,

Jeg venter på at komme tilbage
til.
junior-

Designet

Det foreslåede 3-fasede motorcykel spændingsregulator kredsløb til motorcykel kan ses i nedenstående diagram.

Skematisk er ret let at forstå.

3-faset output fra generatoren påføres sekventielt på tværs af tre effekttransistorer, som dybest set fungerer som shunt-enheder til generatorstrøm.

Da vi alt dette, mens vi kører, kunne en generatorvikling blive udsat for enorme omvendte EMF'er, i et omfang, der kunne få rip af isoleringsdækslet på viklingen, der ødelagde den permanent.

Regulering af generatorens potentiale ved hjælp af metoden til shunt eller kortslutning til jorden hjælper med at holde generatorens potentiale under kontrol uden at forårsage uønskede virkninger i den.

Timingen af ​​shuntingsperioden er afgørende her og har direkte indflydelse på størrelsen af ​​strømmen, der endelig kan nå ensretteren og batteriet under opladning.

En meget enkel måde at styring af shuntingsperioden er ved at styre ledningen af ​​de tre BJT'er, der er forbundet over generatorens 3 vikling, som vist i diagrammet.

Mosfets kunne også bruges i stedet for BJT'erne, men kunne være mere kostbare end BJT'erne.

Metoden implementeres ved hjælp af en simpelt 555 IC PWM kredsløb.

Den variable PWM-output fra pin3 på IC'en påføres over BJT'ernes baser, som igen er tvunget til at udføre på en kontrolleret måde afhængigt af PWM-driftscyklussen.

Den tilknyttede pot med IC 555 kredsløb justeres korrekt for at opnå den korrekte gennemsnitlige RMS-spænding for det opladede batteri.

Metoden vist i 3-faset motorcykel spændingsregulator kredsløb ved hjælp af mosfets kan ligeledes implementeres for enkelt generatorer for at få identiske resultater.

Maksimal spændingsjustering

En topspændingsreguleringsfunktion kan være inkluderet i ovenstående kredsløb i henhold til følgende diagram for at opretholde et sikkert opladningsspændingsniveau for det tilsluttede batteri.

Som det kan ses, skiftes jordlinjen på IC 555 af NPN BC547, hvis base styres af spændingen fra generatoren.

Når topspændingen overstiger 15 V, leder og aktiverer BC547 IC 555 PWM-kredsløbet.

MOSFET leder nu og begynder at skifte overskydende spænding fra generatoren til jorden med en hastighed bestemt af PWM-driftscyklus.

Processen forhindrer, at generatorens spænding overskrider denne tærskel, hvilket sikrer, at batteriet aldrig bliver for opladet.

Transistoren er BC547, og pin5-kondensatoren er 10nF

Motorcykel batteriopladningssystem

Det andet design, der præsenteres nedenfor, er en ensretter plus regulator til et 3-faset opladningssystem af motorcykler. Ensretteren er fuldbølge, og regulatoren er shunt-type regulator.

Af: Abu Hafss

En motorcykels opladningssystem er forskellig fra bilens. Spændingsgeneratoren eller generatoren på biler er elektromagnet-type, som er ret nemme at regulere. Generatorerne på motorcykler er af typen permanentmagnet.

Spændingsudgangen fra en generator er direkte proportional med RPM, dvs. ved høj RPM vil generatoren producere høje spændinger på mere end 50V, derfor bliver en regulator afgørende for at beskytte hele det elektriske system og batteriet også.

Nogle små cykler og 3-hjulede køretøjer, der ikke kører ved høje hastigheder, har kun 6 dioder (D6-D11) til at udføre fuldbølge-udbedring. De har ikke brug for regulering, men disse dioder er høje ampere-klassificerede og spreder meget varme under drift.

I cykler med ordentligt regulerede opladningssystemer anvendes normalt regulering af shunt-typen. Dette gøres ved at kortslutte generatorens viklinger i en cyklus af vekselstrømsbølgeformen. En SCR eller undertiden en transistor bruges som shuntanordning i hver fase.

Kredsløbsdiagram

Kredsløb

Netværket C1, R1, R2, ZD1, D1 og D2 danner spændingsdetekteringskredsløbet, og det er designet til at udløse ved ca. 14,4 volt. Så snart opladningssystemet passerer denne tærskelspænding, begynder T1 at lede.

Dette sender strøm til hver gate i de tre SCR'er S1, S2 og S3 via strømbegrænsende modstande R3, R5 og R7. D3, D4 og D5 er vigtige for at isolere portene fra hinanden. R4, R6 og R8 hjælper med at dræne enhver mulig lækage fra T1. S1, S2 & S3 skal varmesænkes og isoleres fra hinanden ved hjælp af glimmerisolator, hvis der anvendes fælles kølelegeme.

For ensretteren er der tre muligheder:

a) Seks bildioder

b) Én 3-faset ensretter

c) To broensrettere

Alle skal have mindst 15A klassificering og varmesænkes.

Automotive dioder er to typer positive krop eller negative krop derfor bør anvendes i overensstemmelse hermed. Men de kan være lidt vanskelige at kontakte for køleplade.

Brug af to bro-ensrettere

Hvis du bruger to bro-ensrettere, kan de bruges som vist.

Bridge-ensretter

Automotive dioder

3-faset ensretter

Bridge-ensretter

Effektiv batteriopladning gennem motorcykel shunt regulering

Den følgende e-mail-samtale mellem hr. Leoneard, en ivrig forsker / ingeniør og mig, hjælper os med at lære nogle meget interessante fakta om motorcykel shunt regulator ulemper og begrænsninger. Det hjælper os også med at vide, hvordan vi kan opgradere konceptet til et effektivt, men billigt design.

Leonard:

Du har et interessant kredsløb, men .....
Min motorcykel har en 30 amp generator, som jeg er sikker på er RMS, og har en top på 43,2 ampere. Dit 25 Amp kredsløb holder sandsynligvis ikke længe.
Imidlertid.....
I stedet for de ensrettere, du foreslår, er en SQL50A bedømt med 50 ampere ved 1.000 volt. Det er et 3-faset ensrettermodul og skal ikke have noget problem med at håndtere 45 ampere peak. (Jeg har to ved hånden.)
Det betyder også, at SCR'erne bliver nødt til at håndtere den effekt og tre HS4040NAQ2 med RMS-strøm på 40 ampere (ikke-gentagen stigning til 520 ampere) skal klare det ret godt. Selvfølgelig vil de kræve en temmelig sund køleplade og god luftstrøm.
Jeg tænker, at kontrolkredsløbet skal fungere stort set som det er.
Jeg har udskiftet 3 regulatorer i de sidste tre måneder, og jeg er ved at prøve at kaste gode penge efter dårlige. Den sidste varede i alt ti sekunder, før den også gik dårligt. Jeg er ved at bygge mit eget, og hvis jeg skal bygge det til at drive et slagskib, så være det.
En anden ting, jeg har bemærket, er lamellerne, der bruges i generatoren, betydeligt tykkere end dem, der bruges i elektriske motorer. En 18-polet vikling og motor, der kører ved motorvejshastigheder, betyder meget højere frekvens og langt flere hvirvelstrømme i strygejernet. Hvad ville være effekten på disse hvirvelstrømme, hvis man bruger en serieregulator, der tillader spændingen at gå så højt som 70 Volt (RMS)? Ville dette øge hvirvelstrømmene til det punkt, at strygejernet overophedes og risikere beskadigelse af generatorens viklinger? I så fald ville det være fornuftigt ikke at lade spændingen komme over 14 volt, men jeg har stadig 20 ampere, der kommer fra generatoren ved 1500 RPM.

JEG:

Tak skal du have! Ja, du skal slippe af med den høje spænding, som kan lægge stort pres på generatorens vikling, den bedste måde er at shunt den gennem tunge MOSFET'er på kølelegemet
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Faktisk er jeg ikke nær så bekymret over virkningerne af spænding på viklingerne. De ser ud til at være belagt med Poly-Armor Vinyl, som også bruges i tilfældige sårstatorer, der fungerer ved 480 volt. Jeg er langt mere bekymret over varmen fra hvirvelstrømmene i lamellerne, da de er så tykke. Her i staterne, med 60 htz-strøm, er tykkelsen af ​​motorlameller en brøkdel af, hvad de er i generatoren. Ved vejhastighed kan frekvensen fra generatoren være 1,2 kHz eller højere. I andre applikationer vil det kræve en ferritkerne for at eliminere hvirvelstrømmene.
Jeg prøver at forstå rollen som hvirvelstrømme i denne applikation. Efterhånden som RPM stiger, øges frekvensen, og hvirvelstrømmene også. En parasitisk belastning for at udjævne den genererede spænding? Et middel til at udjævne strøm genereret ved højt omdrejningstal? Hvor meget varme genererer det? Nok til at udbrænde viklingen ved højt omdrejningstal?
Placeret inde i motoren kan jeg forstå at bruge motorolie til at afkøle samlingen, dog med svinghjulets centrifugalkraft og viklingerne inde i det, kan jeg ikke forestille mig nogen reel mængde olie, der kommer til dem til køling.
Den højeste spænding, jeg har været i stand til at læse, er 70 volt RMS. Det er ikke nok til at bue igennem PAV-belægning på ledningen, medmindre varmen bliver for stor. Imidlertid er der en mod-EMF, der modsætter sig magnetfeltet fra de roterende magneter ved at skifte overskuddet til jorden? Og i bekræftende fald, hvor effektiv er den?

JEG:

Ja, stigning i frekvens vil give anledning til mere hvirvelstrøm i en jernbaseret kerne og en stigning i varme. Jeg har læst, at shuntstyringsmetoden er god for motorbaserede generatorer, men dette vil også betyde øget belastning på generatorhjulet og mere brændstofforbrug af køretøjet. Er ventilator køling en mulighed? strømmen til ventilatoren kan tilgås fra selve generatoren.

Leonard:

Jeg er bange for, at en køleventilator ikke er en mulighed for generatoren. Der er monteret internt inde i motoren og på min Vulcan er der to aluminiumsafdækninger over det. (Udskiftning af generatorviklingen betyder, at motoren fjernes fra motorcyklen.) Jeg kan ikke se nogen måde at reducere virvelstrømmene på, fordi de er induceret af magneterne, der roterer inde i svinghjulet. Imidlertid kan jeg reducere strømmen, der shuntes til jorden, ved at hæve shuntens spænding til 24 volt og derefter følge med en serieregulator indstillet til 14 volt. Når jeg tester generatoren, kan jeg ikke se meget effekt af tæller-EMF til at reducere kortslutningsstrøm. Jeg kan indlæse generatoren til 30 ampere, og ved at kortslutte lederne læser jeg stadig 29 ampere.
Men hvis du bruger hvirvelstrømme som en parasitisk belastning til at udjævne spændingen og strømmen ved højt omdrejningstal, ser det ud til at være ret effektiv. Når den åbne kredsløbsspænding når 70 volt (RMS), går den ikke højere, selv når motorens omdrejningstal fordobles. At shunt 20 ampere til jorden (som gjort af fabriksregulatorer) øger varmen i viklingen ud over hvirvelstrømmene. Ved at reducere strømmen gennem viklingerne skal den varme, der genereres af viklingerne, også reduceres. Det reducerer ikke hvirvelstrømmene, men bør reducere den samlede varme genereret af generatoren og forhåbentlig bevare viklingsisolationen.
I betragtning af belægningen på viklingerne er jeg ikke nær så bekymret over den genererede spænding. Efter at have arbejdet med genopbygning af elmotorer i årevis er jeg opmærksom på, at HEAT er den værste fjende af isoleringen. Isoleringens kvalitet reduceres, når driftstemperaturen stiger. Ved omgivelsestemperatur kan PAV-belægning rumme 100 volt 'turn-to-turn'. Men hæv temperaturen med 100 C, og det kan det ikke.
Jeg er også nysgerrig. Elektriske motorer bruger en stållegering med 3% silicium for at reducere modstanden mod magnetfeltvending i jernet. Inkluderer de det i deres lamineringer eller udelader silicium for yderligere at reducere stigningen i spænding og strøm ved højt omdrejningstal? Det føjer ikke til varmen, men reducerer jernets effektivitet, jo højere omdrejningstal. Ved at øge modstanden mod magnetfeltreversering i kernen kan magnetfeltet muligvis ikke trænge så dybt ind i kernen, før det kræves at vende om. Så jo højere RPM, jo mindre penetration af magnetfeltet. Virvelstrømme kan yderligere reducere denne gennemtrængning.

JEG:

Din analyse giver mening og virker meget teknisk forsvarlig. At være dybest set en elektronik fyr, min elektriske viden er ikke særlig god, så det kan være svært for mig at foreslå internt internt arbejde og ændringer. Men som du sagde i dine sidste sætninger ved at begrænse den magnetiske arkiv, kan virvelstrømmen forhindres i at trænge dybt ind. Jeg forsøgte at søge om dette problem, men kunne ikke finde noget nyttigt indtil videre!

Leonard:

Så efter at have arbejdet med elmotorer i 13 år har jeg dig en mindre ulempe? Selvom mine studier også har været inden for elektronik, og det var alt mit arbejde, indtil jeg fandt ud af, at jeg kunne tjene flere penge på at arbejde med motorer. Det betød også, at jeg ikke fulgte med integrerede kredsløb, og MOSFET'er var sarte små ting, der hurtigt kunne blæses ud med den mindste statiske ladning. Så når det kommer til elektronik, har du mig dårligt stillet. Jeg var ikke i stand til at følge med i nye udviklinger.
Det er interessant, at jeg ikke har været i stand til at finde meget af mine oplysninger ét sted. Som om ingen af ​​begreberne er relateret til hinanden. Men når de lægger dem alle sammen, begynder de at give mening. Jo højere frekvens, jo færre omdrejninger kræves for at få den samme induktive reaktans. Så jo højere RPM, jo mindre effektiv bliver magnetfeltet. Det er omtrent den eneste måde, hvorpå de kan holde output konstant, når output når 70 volt.
Men når jeg ser på mønsteret på et oscilloskop, er jeg ikke imponeret. En millisekund opladningstid efterfulgt af 6 til 8 millisekund jordet output. Kan det være grunden til, at motorcykelbatterier ikke holder længe? Seks måneder til et år, mens bilbatterier fortsætter i fem år eller mere. Dette er grunden til, at jeg vælger at 'klippe' spændingsniveauet til jord ved en højere spænding, og at klippet er konstant. Efterfulgt af en serieregulator for at opretholde en konstant opladningshastighed i henhold til hvad batteriet, lysene og kredsløbene kræver. Så ved at designe det til at håndtere 50 ampere, skulle jeg aldrig skulle udskifte en regulator igen.
Jeg arbejder med en 50 Amp-vurdering, men jeg forventer, at ved at bruge en 'clipper', skal Amperage være betydeligt lavere end 20 Ampere til jorden. Måske helt ned til fire ampere. Derefter tillader serieregulatoren (ca.) syv ampere til batteriet, lysene og kredsløbene til motoren. Alt inden for komponenternes wattværdi og ikke nok spænding til at udfordre belægningen af ​​viklingerne.
Du skrev en meget god artikel om shuntregulatorer, men 25 ampere er bare for lille til min applikation. Alligevel er det god inspiration.

JEG:

Ja det er rigtigt, arbejdscyklus på 1/6 oplader ikke et batteri korrekt. Men dette kan let løses gennem en bro ensretter og en stor filterkondensator, som vil sikre, at batteriet får nok DC til effektiv opladning. Jeg er glad for, at min artikel kunne lide. 25 Amp-grænsen kan dog let opgraderes ved at øge MOSFET-forstærkerens specifikationer. Eller det kan være ved at tilføje flere enheder parallelt.

Leonard:

Samtidig forsøger jeg at holde alt kompakt, så det passer ind i det ledige rum, så store filterkondensatorkondensatorer bliver et problem. Det er heller ikke nødvendigt, hvis alle tre faser klippes efter broensretteren. Al krusning klippes af, og serieregulatoren opretholder 100% opladningstid.
Dit kredsløb opretholder også 100% opladningstid, men den strøm, du shunt til jorden, vil være meget højere, fordi du klipper den ved batterispænding.

Som du kan se i bølgeformerne, skal der ikke være behov for en kondensator. Men ved at klippe på et højere niveau, bør strømmen, der shuntes til jorden, være lavere. Derefter bør det ikke skade noget at droppe spændingen over en serieregulator. Der skal være mere end nok til at holde batteriet opladet.
En note. Den optimale opladningsspænding for et bly / syrebatteri er faktisk 13,7 volt. At holde det ved 12 volt giver muligvis ikke batteriet nok til at starte motoren. Og mit kredsløb er foreløbigt og kan stadig ændres.

Fabrikken ser næsten primitiv ud, som den fungerer. Deres kredsløb oplader batteriet, indtil det når udløserniveauet. derefter skifter den al strøm til jorden, indtil batteriet falder under udløserniveauet. Resultatet er en bølgeform med en kort, hård ladning, der kan være så høj som 15 ampere. (Jeg målte det ikke) Derefter fulgte en længere linje med en let nedadgående hældning og en anden briste.
Jeg har set bilbatterier vare 5 til 10 år eller længere. Som barn på en gård konverterede min far en af ​​de gamle traktorer fra seks volt til et tolv volt system ved hjælp af en generator fra en bil. Femten år senere startede det samme batteri stadig traktoren. På den skole, jeg arbejder med (Underviser motorcykel sikkerhed), skal alle batterier udskiftes inden for et år. HVORFOR ? ? ? Det eneste, jeg har kunnet komme med, er opladningssystemet. De fleste af de batterier, jeg har arbejdet med, er kun klassificeret til en opladningshastighed på 2 amp. Op til 70 volt, der er i stand til 30 ampere, der påføres batteripolerne ved korte bursts, kan forårsage intern beskadigelse og forkorte batteriets levetid. Især i batterierne, hvor du ikke kan kontrollere væskeniveauet. Det eneste problem med batteriet kan være væskestanden, men du kan ikke gøre noget ved det. Hvis jeg er i stand til at kontrollere og vedligeholde væskeniveauer, forlænges batteriets levetid betydeligt.
Ledningerne, der kommer fra generatoren, ville være den metriske ækvivalent til nr. 16. Ifølge AWG-tabellen er det godt for 3,7 ampere som en transmissionslinje og 22 ampere i chassisledninger. På en 30 Amp generator med en shuntregulator? Shuntniveauet og strømstyrken skal være en omvendt proportion, så ved at klippe spændingen i halve, skal jeg reducere strømstyrken betydeligt. Når man ser på den udbedrede bølgeform, er den højeste koncentration af EMF i den nedre halvdel. Logik antyder, at strømmen reduceres til en brøkdel. Jeg finder ud af, hvornår jeg tager det i brug.
På en 1500cc motor forventer jeg ikke at mærke det reducerede træk på motoren, men min brændstoføkonomi kan blive bedre. Og jeg husker, da de første gang begyndte at lægge solid-state regulatorer på bilgeneratorer, var det magiske tal 13,7 volt. Jeg planlagde imidlertid at indstille min serieregulator til ca. 14,2 volt. For høj, og væsken fordamper hurtigere. Du var langt mere hjælpsom, end du kender. Oprindeligt havde jeg seks forskellige kredsløb, som jeg overvejede, og skulle til hver af dem. Din artikel eliminerede fem af dem, så jeg sparer betydelig tid og koncentrerer mig om kun en. Det sparer mig en god mængde arbejde. Det gør det meget tid værd at kontakte dig.
Du har min tilladelse til at eksperimentere med min skema og se, hvad du finder på. På forskellige fora læser jeg, hvor et antal mennesker taler om at gå til serieregulatorer. Andre advarer mod for høj spænding, der ødelægger den isolerede belægning på ledningen. Jeg formoder, at det lykkelige medium kan være en kombination af begge systemer, men ikke skifte den fulde produktion til jorden. Kredsløbet er stadig simpelt med få komponenter, men ikke arkaisk.
Mange tak for din tid og opmærksomhed. En af mine kilder til teknisk information er: OCW.MIT.EDU Jeg har lavet ingeniørkurser der i et par år nu. Du får ingen kredit for at have gjort dem, men det er også helt gratis.