Háromfázisú motorkerékpár feszültségszabályozó áramkörök

A bejegyzés a PWM által vezérelt egyszerű háromfázisú motorkerékpár feszültségszabályozó áramkör listáját tárgyalja, amelyek felhasználhatók az akkumulátor töltési feszültségének szabályozására a legtöbb kétkerekűnél. Az ötletet Mr. Junior kérte.

Műszaki adatok

szia, a nevem fiatalabb Brazíliában élek, és a gyártási és helyreállítási szabályozó egyenirányító motorkerékpár feszültségével dolgozom, és nagyra értékelném a segítséget, szükségem van egy háromfázisú mosfet szabályozó áramkörre motorkerékpárokhoz, entreda feszültség 80-150 volt, korrekció Maximum 25A, maximális fogyasztás a rendszer 300 wattja,

Várom a visszatérést
nak nek.
junior

A dizájn

A motorkerékpárok számára javasolt háromfázisú feszültségszabályozó áramkört az alábbi ábra szemlélteti.

A vázlat meglehetősen könnyen érthető.

A generátor 3 fázisú kimenetét egymást követő három teljesítménytranzisztoron alkalmazzák alapvetően tolatóeszközként viselkednek a generátor áramára.

Amint mindannyian működünk, a generátor tekercselése hatalmas fordított EMF-eknek lehet kitéve, olyan mértékben, hogy megrepedhet a tekercs szigetelésének burkolata, amely végleg roncsolja azt.

A generátor potenciáljának szabályozása a tolatás vagy a testzárlat módszerével segít szabályozni a generátor potenciálját anélkül, hogy káros hatásokat okozna benne.

A tolatási periódus időzítése döntő fontosságú itt, és közvetlenül befolyásolja az áram nagyságát, amely végül elérheti az egyenirányítót és a töltés alatt lévő akkumulátort.

Nagyon egyszerű módja a tolatási időtartam ellenőrzése a generátor 3 tekercselésén keresztül összekapcsolt három BJT vezetésének vezérlésével történik, amint azt az ábra mutatja.

A Mosfets-t is lehetne használni a BJT-k helyett, de drágább lehet, mint a BJT-k.

A módszer az a használatával valósul meg egyszerű 555 IC PWM áramkör.

Az IC 3. pólusának változó PWM kimenetét a BJT-k alapjain keresztül alkalmazzuk, amelyek viszont a PWM munkaciklusától függően vezérelt módon kénytelenek viselkedni.

A társított edény a IC 555 áramkör megfelelően van beállítva a megfelelő átlagos RMS feszültség eléréséhez a töltés alatt lévő akkumulátor számára.

A háromfázisú motorkerékpár-feszültségszabályozó áramkörben mosfeteket bemutató módszer egyformán megvalósítható egyetlen generátor esetén is, azonos eredmények elérése érdekében.

Csúcsfeszültség beállítása

A csatlakoztatott akkumulátor biztonságos töltési feszültségszintjének fenntartása érdekében a fenti áramkörbe beépíthető egy csúcsfeszültség-szabályozási jellemző az alábbi ábra szerint.

Mint látható, az IC 555 földvezetékét az NPN BC547 kapcsolja, amelynek bázisát a generátor csúcsfeszültsége vezérli.

Amikor a csúcsfeszültség meghaladja a 15 V-ot, a BC547 vezeti és aktiválja az IC 555 PWM áramkört.

A MOSFET most a generátor és a föld közötti felesleges feszültséget vezeti és kezdi el tolni a PWM munkaciklus által meghatározott sebességgel.

A folyamat megakadályozza, hogy a generátor feszültsége meghaladja ezt a küszöbértéket, így biztosítva, hogy az akkumulátor soha ne legyen túl feltöltve.

A tranzisztor BC547, a pin5 kondenzátor pedig 10nF

Motorkerékpár akkumulátortöltő rendszer

Az alábbiakban bemutatott második kialakítás egy egyenirányító és egy szabályozó a motorkerékpárok háromfázisú töltőrendszeréhez. Az egyenirányító teljes hullámú, a szabályozó pedig sönt típusú szabályozó.

Írta: Abu Hafss

A motorkerékpár töltőrendszere eltér az autókénál alkalmazottaktól. Az autók feszültséggenerátora vagy -generátora elektromágneses típusú, amelyeket nagyon könnyű szabályozni. A motorkerékpárok generátorai állandó mágneses típusúak.

A generátor feszültség kimenete egyenesen arányos az RPM-mel, vagyis nagy fordulatszámon az generátor 50 V-nál nagyobb magas feszültséget produkál, ezért a szabályozó elengedhetetlenné válik az egész elektromos rendszer és az akkumulátor védelmében is.

Néhány kis kerékpárnak és háromkerekűnek, amely nem jár nagy sebességgel, csak 6 diódával (D6-D11) rendelkezik a teljes hullámú egyenirányítás elvégzéséhez. Nincs szükségük szabályozásra, de ezek a diódák magas amperértékűek, és sok hőt bocsátanak ki működés közben.

Megfelelően szabályozott töltőrendszerrel rendelkező kerékpároknál általában sönt típusú szabályozást alkalmaznak. Ez úgy történik, hogy rövidre zárják a generátor tekercseit az AC hullámalak egyik ciklusára. SCR-t vagy néha tranzisztort használnak tolatóeszközként minden fázisban.

Kördiagramm

Áramkör működtetése

A C1, R1, R2, ZD1, D1 és D2 hálózat képezi a feszültségérzékelő áramkört, és úgy van kialakítva, hogy körülbelül 14,4 V feszültségen indítson. Amint a töltőrendszer túllépi ezt a küszöbfeszültséget, a T1 elkezd vezetni.

Ez áramot küld a három S1, S2 és S3 SCR mindegyik kapujába az R3, R5 és R7 áramkorlátozó ellenállásokon keresztül. A D3, D4 és D5 fontosak a kapuk egymástól való elkülönítésére. Az R4, R6 és R8 segítenek a T1-ből történő esetleges szivárgás elvezetésében. Az S1, S2 és S3 hőcserélőit és csillámszigetelővel el kell különíteni egymástól, ha közös hűtőbordát használnak.

Az egyenirányítóhoz három lehetőség van:

a) Hat autóipari dióda

b) Egy háromfázisú egyenirányító

c) Két hídirányító

Mindegyiknek legalább 15A-nak kell lennie és hőre süllyesztettnek kell lennie.

Az autóipari diódák kétféle pozitív vagy negatív testet tartalmaznak, ezért ennek megfelelően kell őket használni. De előfordulhat, hogy nehezen érintkeznek a hűtőbordákkal.

Két híd egyenirányító használata

Két hidas egyenirányító használata esetén az ábrán látható módon használhatók.

Híd egyenirányító

Gépjármű diódák

3 fázisú egyenirányító

Híd egyenirányító

Hatékony akkumulátor töltés a motorkerékpár tolatásszabályozással

A következő e-mail beszélgetés Mr. Leoneard, lelkes kutatók / mérnökök és köztem között segít megismerni néhány nagyon érdekes tényt a motorkerékpár söntszabályozó hátrányairól és korlátairól. Segít abban is, hogy tudjuk, hogyan lehet a koncepciót egyszerűen hatékony, mégis olcsó formává fejleszteni.

Leonard:

Van egy érdekes pályád, de .....
A motorkerékpáromnak van egy 30 amperes generátora, amely biztos vagyok abban, hogy RMS, és csúcsa 43,2 amper. A 25 Amperes áramköre valószínűleg egyáltalán nem fog sokáig kitartani.
Azonban.....
Az Ön által javasolt egyenirányítók helyett egy SQL50A névleges értéke 50 Amper 1000 V-nál. Ez egy háromfázisú egyenirányító modul, és nem okozhat gondot a 45 amperes csúcs kezelése. (Kettő van kéznél.)
Ez azt is jelenti, hogy az SCR-eknek kezelniük kell azt az Amperage-t és három HS4040NAQ2-t 40 amperes effektív áram mellett (nem ismétlődő túlfeszültség 520 amperig) ezt elég jól kell kezelni. Természetesen elég egészséges hűtőbordára és jó légáramlásra van szükség.
Arra gondolok, hogy a vezérlő áramkörnek nagyjából úgy kell működnie, ahogy van.
Az elmúlt három hónapban 3 szabályozót cseréltem ki, és megpróbáltam jó pénzt dobni rossz után. Az utolsó összesen tíz másodpercig tartott, mire az is rossz lett. Építeni készülök a sajátomon, és ha egy csatahajó működtetésére kell építenem, legyen.
Egy másik dolog, amit észrevettem, hogy a generátorban használt laminációk lényegesen vastagabbak, mint az elektromos motoroknál. A 18 pólusú tekercselés és az autópálya sebességén működő motor sokkal nagyobb frekvenciát és sokkal több örvényáramot jelent a vasban. Mi lenne a hatása ezekre az örvényáramokra, ha olyan soros szabályozót használnánk, amely lehetővé teszi a feszültség elérését akár 70 V-ig (RMS)? Megnövelné-e az örvényáramokat a vas túlmelegedéséig, és veszélyeztetné-e a generátor tekercselését? Ha igen, akkor ésszerű lenne, ha nem engednénk, hogy a feszültség 14 V fölé kerüljön, de még mindig van 20 Amperem a generátorból 1500 / perc fordulatszámon.

ÉN:

Köszönöm! Igen, meg kell szabadulnia attól a nagyfeszültségtől, amely hatalmas nyomást gyakorolhat a generátor tekercselésére. A legjobb módszer a nagy teljesítményű MOSFET-eken keresztüli hűtőbordán történő tolatás
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Valójában közel sem aggódom a feszültségnek a tekercsekre gyakorolt ​​hatása miatt. Úgy tűnik, hogy Poly-Armor vinil bevonattal vannak ellátva, amelyet véletlenszerű seb-statorokban is használnak, 480 V feszültség mellett. Sokkal jobban aggasztom a rétegelt lemezek örvényáramaitól, mivel ezek olyan vastagok. Itt, az államokban 60 htz-es áramárammal a motorrétegek vastagsága töredéke annak, ami a generátorban van. Közúti sebességnél a generátorból érkező frekvencia 1,2 Khtz vagy magasabb lehet. Más alkalmazásoknál ez ferritmagot igényel az örvényáramok kiküszöbölésére.
Megpróbálom megérteni az örvényáramok szerepét ebben az alkalmazásban. Az RPM növekedésével növekszik a frekvencia és az örvényáramok is. Parazita terhelés a keletkező feszültség kiegyenlítésére? A magas fordulatszámon generált áram kiegyenlítésének eszköze? Mennyi hő keletkezik? Elég ahhoz, hogy kiégesse a tekercset nagy fordulatszámon?
A motor belsejében található, meg tudom érteni, hogy motorolajat használok-e a szerelvény hűtésére, azonban a lendkerék centrifugális erejével és a benne elhelyezkedő tekercsekkel nem tudom elképzelni, hogy valódi olajmennyiség jutna hozzájuk hűtésre.
A legnagyobb feszültség, amit le tudtam olvasni, 70 V RMS. Ez nem elegendő a huzal PAV bevonatának ívéhez, hacsak a hő nem válik túlzottá. Azonban, ha a felesleget földre tolják, van-e olyan számláló EMF, amely ellenáll a forgó mágnesek mágneses mezőjének? És ha igen, mennyire hatékony?

ÉN:

Igen, a frekvencia növekedése több örvényáramot eredményez egy vasalapú magban, és megnő a hő. Olvastam, hogy a söntvezérléses módszer jó a motoralapú generátorok számára, de ez a generátor kerekének megnövekedett terhelését és nagyobb üzemanyag-fogyasztás a jármű által. Lehetőség van a ventilátor hűtésére? a ventilátor áramát magáról a generátorról lehet elérni.

Leonard:

Attól tartok, hogy a hűtőventilátor nem választható a generátor számára. Ez a motor belsejében, a motor belsejében van felszerelve, és a Vulcan gépemen két alumínium burkolat található. (A generátor tekercsének cseréje azt jelenti, hogy a motort el kell távolítani a motorkerékpárból.) Nem látom semmilyen módon az örvényáram csökkentését, mert ezek a lendkerék belsejében forgó mágnesek indukálják. Csökkenteni tudom a földre tolatott áramot, ha a sönt feszültségét 24 V-ra emelem, és ezt 14 V-ra beállított soros szabályozóval követem. A generátor tesztelésénél nem látok sok hatást a számláló EMF-nek a rövidzárlat áramának csökkentésében. A generátort 30 amperre tudom terhelni, és a vezetékek rövidre zárásával még mindig 29 ampert olvasok.
Ha azonban az örvényáramokat parazita terhelésként használjuk a feszültség és az áram magas fordulatszámon történő kiegyenlítésére, akkor ez elég hatékonynak tűnik. Amint a nyitott áramkör feszültsége eléri a 70 V-ot (RMS), akkor sem megy magasabbra, ha a motor fordulatszáma megduplázódik. 20 amper földre tolása (ahogy azt a gyári szabályozók végzik), az örvényáram mellett növeli a tekercselés hőjét. A tekercseken keresztüli áram csökkentésével a tekercsek által termelt hőt is csökkenteni kell. Ez nem csökkenti az örvényáramokat, de csökkenti a generátor által generált teljes hőt, remélhetőleg megőrizve a tekercselés szigetelését.
Tekintettel a tekercsek bevonatára, közel sem aggódom annyira a keletkező feszültség miatt. Évek óta dolgoztam az elektromos motorok újjáépítésében, és tisztában vagyok azzal, hogy a HEAT a szigetelés legrosszabb ellensége. A szigetelés minősége romlik az üzemi hőmérséklet növekedésével. Szobahőmérsékleten a PAV bevonat 100 V-os fordulást képes megtartani. De emelje meg ezt a hőmérsékletet 100 C-kal, és lehet, hogy nem.
Én is kíváncsi vagyok. Az elektromos motorok 3% szilíciummal ellátott acélötvözetet használnak a vason belüli mágneses tér megfordulásának ellenállásának csökkentésére. Tartalmazzák-e ezt a laminálásukban, vagy kihagyják-e a szilíciumot, hogy tovább csökkentsék a feszültség és az áram növekedését nagy fordulatszám mellett? Nem növeli a hőt, de csökkenti a vas hatékonyságát, annál nagyobb az RPM. A magban a mágneses tér megfordulásával szembeni ellenállás növelésével előfordulhat, hogy a mágneses tér nem hatol be olyan mélyen a magba, mielőtt meg kellene fordítani. Tehát minél nagyobb az RPM, annál kevésbé hatol be a mágneses mező. Az örvényáramok tovább csökkenthetik ezt a behatolást.

ÉN:

Az elemzésed értelmes és technikailag nagyon megalapozottnak tűnik. Mivel alapvetően elektronikai srác vagyok, az elektromos tudásom nem túl jó, így a motor belső működésének és módosításainak javaslata nehéz lehet számomra. De, amint azt a legutóbbi mondataidban elmondta a mágneses reszelő korlátozásával, az örvényáram megakadályozható a mélybe jutásban. Próbáltam keresni ebben a kérdésben, de eddig nem találtam semmi hasznosat!

Leonard:

Tehát, miután 13 éve dolgoztam villanymotorokkal, van egy kis hátrányom? Bár tanulmányaim elektronikával is foglalkoztak, és minden munkám ez volt addig, amíg rájöttem, hogy több pénzt tudok keresni a motorokkal. Ez azt is jelentette, hogy nem lépést tartottam az integrált áramkörökkel, és a MOSFET-ek finom apróságok voltak, amelyeket a legkisebb statikus töltéssel gyorsan ki lehetett fújni. Tehát, ami az elektronikát illeti, akkor nekem hátrányos helyzetben vagyok. Nem voltam képes lépést tartani az új fejleményekkel.
Érdekes, hogy nem sok információt találtam egy helyen. Olyan, mintha egyik fogalom sem kapcsolódna egymáshoz. Mégis, amikor mindet összeállítják, kezdik értelmezni. Minél nagyobb a frekvencia, annál kevesebb fordulat szükséges az azonos induktív reaktancia eléréséhez. Tehát minél nagyobb az RPM, annál kevésbé lesz hatékony a mágneses tér. Körülbelül csak így tudják állandóan tartani a kimenetet, ha a kimenet eléri a 70 V-ot.
De ha egy oszcilloszkóp mintáját nézem, nem hat meg. Ezredmásodperc töltési idő, amelyet 6-8 milliszekundum földelt kimenet követ. Lehet, hogy ezért nem tartanak sokáig a motorkerékpár-akkumulátorok? Hat hónaptól egy évig, míg az autóipari akkumulátorok legalább öt évig működnek. Ezért döntöttem úgy, hogy a feszültség szintjét nagyobb feszültséggel földre 'csíptem', és ez a nyírás állandó. Soros szabályozó követi az állandó töltési sebesség fenntartását az akkumulátor, a lámpák és az áramkörök igényeinek megfelelően. Aztán úgy tervezve, hogy 50 amperre képes legyen, soha többé nem kellene egy szabályozót cserélnem.
50 A-os besorolással dolgozom, de arra számítok, hogy egy „nyírógép” használatával az Amperage-nak jóval alacsonyabbnak kell lennie, mint 20 Amper. Talán olyan alacsony, mint négy amper. Ezután a sorozatszabályozó megengedi a (körülbelül) hét ampert az akkumulátorhoz, a lámpákat és az áramköröket a motorhoz. Mindez az alkatrészek teljesítmény-tartományán belül van, és nincs elegendő feszültség a tekercsek bevonatának megkérdőjelezéséhez.
Nagyon jó cikket írt a söntszabályozókról, de a 25 Amper túl kicsi az alkalmazásomhoz. Mégis jó inspiráció.

ÉN:

Igen, így van, az 1/6-os működési ciklus nem tölti fel megfelelően az akkumulátort. De ez könnyen megoldható egy hídirányítóval és egy nagy szűrőkondenzátorral, amely biztosítja, hogy az akkumulátor elegendő egyenáramot kapjon a hatékony töltéshez. Örülök, hogy tetszett a cikkem. A 25 Amperes határérték azonban könnyen frissíthető a MOSFET erősítő specifikációinak növelésével. Vagy több eszköz párhuzamos hozzáadásával.

Leonard:

Ugyanakkor megpróbálok mindent tömöríteni, hogy a rendelkezésre álló helyiségbe beleférjen, hogy a nagy szűrőkondenzátor-kondenzátor problémává váljon. Akkor sem szükséges, ha mindhárom fázist levágják a hídirányító után. Az összes hullámzást levágják, és a sorozatszabályozó fenntartja a 100% -os töltési időt.
Az áramköröd is fenntartja a 100% -os töltési időt, azonban az áram, amelyet földelsz, sokkal nagyobb lesz, mert az akkumulátor feszültségén vágod.

Amint a hullámalakokban láthatja, nem szükséges kondenzátor. A magasabb szinten levágva azonban a földre tolatott áramnak alacsonyabbnak kell lennie. Ezután a feszültség csökkenése egy soros szabályozón nem árthat semmit. Az akkumulátor töltöttségének elegendőnek kell lennie.
Egy megjegyzés. Az ólom / sav akkumulátor optimális töltési feszültsége valójában 13,7 volt. 12 voltos feszültségnél tartva nem biztos, hogy az akkumulátor elegendő a motor beindításához. És az áramköröm előzetes, és még változhat.

A gyár szinte primitívnek tűnik, ahogy működik. Áramkörük addig tölti az akkumulátort, amíg el nem éri a kioldási szintet. akkor az egész áramot a földre tolja, amíg az akkumulátor a kioldási szint alá nem csökken. Az eredmény egy rövid, durva töltésű hullámforma, amely akár 15 A is lehet. (Nem mértem meg) Ezt követte egy hosszabb vonal, enyhe lejtéssel, és újabb tört.
Láttam, hogy autóipari akkumulátorok 5-10 évig vagy tovább tartanak. Gyerekként egy farmon apám az egyik régi traktort átalakította hat voltból tizenkét voltos rendszerbe, egy autó generátorával. Tizenöt évvel később ugyanez az akkumulátor még mindig beindította a traktort. Az iskolában, ahol dolgozom (Motorkerékpár-biztonságot tanít), minden elemet egy éven belül ki kell cserélni. MIÉRT ? ? ? Az egyetlen dolog, amivel elő tudtam jönni, az a töltőrendszer. Az akkumulátorok többségével, amelyekkel dolgoztam, csak 2 Amperes töltöttségi szintet értek el. Akár 70 V, 30 Amperre képes, amelyet az akkumulátor pólusaira használnak rövid törések esetén, belső károkat okozhat és lerövidítheti az akkumulátor élettartamát. Különösen azokban az elemekben, ahol nem lehet ellenőrizni a folyadék szintjét. Az akkumulátor egyetlen problémája lehet a folyadék szintje, de semmit sem tehet ellene. Ha képes vagyok ellenőrizni és fenntartani a folyadék szintjét, az akkumulátor élettartama jelentősen meghosszabbodik.
A generátorból érkező vezetékek a # 16 metrikus egyenértékűek lennének. Az AWG táblázat szerint ez jó 3,7 A-ra, mint távvezetékre, és 22 A-ra az alváz vezetékezésében. 30 amperes generátoron, söntszabályozóval? A shunt szintnek és az Amperage-nek fordított aránynak kell lennie, ezért a feszültség felére vágásával jelentősen csökkentenem kell az Amperage értéket. A javított hullámformát vizsgálva az EMF legnagyobb koncentrációja az alsó felében van. A logika azt sugallja, hogy az áram töredékére csökken. Majd megtudom, amikor használatba veszem.
1500 köbcentis motoron nem várható, hogy észreveszem a motor csökkent ellenállását, de javulhat az üzemanyag-fogyasztásom. És emlékszem, amikor még először elkezdték a szilárdtest-szabályozókat az autóipari generátorokra, a varázsszám 13,7 volt volt. Azt terveztem azonban, hogy a sorozatszabályozómat kb. 14,2 Voltra állítom. Túl magas, és a folyadék gyorsabban elpárolog. Sokkal hasznosabb voltál, mint tudod. Eredetileg hat különféle áramköröm volt, amelyeket fontolgattam, és mindegyiküket be akartam deszkázni. A cikked ötöt kiküszöbölt, így jelentős időt spórolhatok meg, és csak egyre koncentrálhatok. Ez rengeteg munkát spórol meg nekem. Ezért nagyon megéri időt felvenni veled a kapcsolatot.
Engedélyed van arra, hogy kísérletezz a sematikámmal, és megnézhesd, mit találsz ki. Különböző fórumokon olvastam, ahol sokan arról beszélnek, hogy soros szabályozókhoz mennek. Mások óvatosságra intenek a túl magas feszültségtől, amely tönkreteszi a vezeték szigetelt bevonatát. Gyanítom, hogy a boldog közeg mindkét rendszer kombinációja lehet, de nem tolja át a teljes kimenetet a földre. Az áramkör továbbra is egyszerű, kevés alkatrésszel, de nem archaikus.
Nagyon köszönöm az időt és a figyelmet. Az egyik műszaki információforrásom: OCW.MIT.EDU Néhány éve mérnöki tanfolyamokat tartok ott. Nem kap semmilyen kreditet azért, mert ezeket elvégzi, de ez is teljesen ingyenes.