Litar Pengatur Voltan Motosikal 3 Fasa

Posting ini membincangkan senarai litar pengatur voltan motosikal 3 fasa mudah alih yang dikendalikan oleh PWM yang mungkin digunakan untuk mengawal voltan pengecasan bateri di kebanyakan roda dua. Idea itu diminta oleh Tuan Junior.

Spesifikasi teknikal

halo nama saya junior tinggal di Brazil dan bekerja dengan pembuatan dan pemulihan voltan motosikal penyearah pengatur dan akan menghargai pertolongan, saya memerlukan litar pengatur mosfet tiga fasa untuk motosikal, voltan entreda 80-150 volt, tahan maksimum 25A, penggunaan maksimum sistem 300 watt,

Saya menunggu kepulangan
ke.
junior

Rekaan

Litar pengatur voltan motosikal 3 fasa yang dicadangkan untuk motosikal dapat dilihat dalam rajah di bawah.

Skematiknya agak mudah difahami.

Output 3 fasa dari alternator diterapkan secara berurutan di tiga transistor kuasa yang pada dasarnya bertindak seperti alat pengacau untuk arus alternator.

Seperti yang kita semua lakukan semasa operasi, penggulungan pengganti dapat mengalami EMF terbalik yang besar, sehingga dapat merobek penutup penebat penggulungan yang menghancurkannya secara kekal.

Mengatur potensi alternator melalui kaedah shunting atau shorting to ground membantu memastikan potensi alternator terkawal tanpa menyebabkan kesan buruk di dalamnya.

Masa tempoh pemotongan sangat penting di sini dan secara langsung mempengaruhi besarnya arus yang akhirnya dapat mencapai penyearah dan bateri yang terisi.

Kaedah yang sangat mudah mengawal jangka masa shunting adalah dengan mengawal pengaliran ketiga BJT yang dihubungkan melintasi 3 belitan alternator, seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

Mosfets juga dapat digunakan sebagai pengganti BJT, tetapi bisa lebih mahal daripada BJT.

Kaedah dilaksanakan dengan menggunakan a litar IC PWM 555 sederhana.

Output PWM yang berubah-ubah dari pin3 IC diaplikasikan di pangkalan BJT yang seterusnya terpaksa dilakukan secara terkawal bergantung pada kitaran tugas PWM.

Periuk yang berkaitan dengan Litar IC 555 disesuaikan dengan betul untuk mendapatkan voltan RMS purata yang betul untuk bateri yang diisi.

Kaedah yang ditunjukkan dalam litar pengatur voltan motosikal 3 fasa menggunakan mosfet dapat diimplementasikan secara sama untuk pengganti tunggal untuk mendapatkan hasil yang sama.

Pelarasan voltan puncak

Fitur pengaturan voltan puncak dapat disertakan dalam rangkaian di atas seperti gambar rajah berikut, untuk menjaga tahap voltan pengisian yang selamat untuk bateri yang disambungkan.

Seperti yang dapat dilihat, garis bawah IC 555 diubah oleh NPN BC547 yang dasarnya dikawal oleh voltan puncak dari alternator.

Apabila voltan puncak melebihi 15 V, BC547 melakukan dan mengaktifkan litar IC 555 PWM.

MOSFET kini melakukan dan mula mengalirkan lebihan voltan dari alternator ke ground, pada kadar yang ditentukan oleh kitaran tugas PWM.

Proses ini menghalang voltan alternator melebihi ambang ini, dengan itu memastikan bateri tidak terlalu terisi.

Transistor adalah BC547, dan kapasitor pin5 adalah 10nF

Sistem Pengecasan Bateri Motosikal

Reka bentuk kedua yang ditunjukkan di bawah adalah Rectifier plus Regulator untuk sistem pengecasan Motosikal 3 Fasa. Penyearah adalah gelombang penuh dan pengaturnya adalah pengatur jenis shunt.

Oleh: Abu Hafss

Sistem pengecasan motosikal berbeza dari pada kereta. Alternator voltan atau penjana pada kereta adalah jenis elektro-magnet yang agak mudah dikawal. Manakala, generator pada motor adalah jenis magnet kekal.

Output voltan alternator berkadar langsung dengan RPM, iaitu pada RPM tinggi, alternator akan menghasilkan voltan tinggi lebih dari 50V oleh itu, pengatur menjadi penting untuk melindungi keseluruhan sistem elektrik dan bateri juga.

Beberapa basikal kecil dan roda 3 yang tidak berjalan pada kelajuan tinggi, hanya mempunyai 6 diod (D6-D11) untuk melakukan pembetulan gelombang penuh. Mereka tidak memerlukan peraturan tetapi dioda itu mempunyai ampere tinggi dan menghilangkan banyak haba semasa operasi.

Pada basikal dengan sistem pengisian yang diatur dengan tepat, biasanya regulasi tipe shunt digunakan. Ini dilakukan dengan memendekkan belitan alternator untuk satu pusingan bentuk gelombang AC. SCR atau kadangkala transistor digunakan sebagai alat pengangkut pada setiap fasa.

Rajah Litar

Operasi Litar

Rangkaian C1, R1, R2, ZD1, D1 dan D2 membentuk litar pengesanan voltan, dan ia dirancang untuk memicu sekitar 14.4 volt. Sebaik sahaja sistem pengecasan melepasi voltan ambang ini, T1 mula melakukan.

Ini menghantar arus ke setiap gerbang dari tiga SCR S1, S2 dan S3, melalui perintang menghadkan arus R3, R5 dan R7. D3, D4 dan D5 penting untuk mengasingkan pintu antara satu sama lain. R4, R6 dan R8 membantu mengeringkan kemungkinan kebocoran dari T1. S1, S2 & S3 harus diserap panas dan diasingkan antara satu sama lain menggunakan penebat mika, jika menggunakan pendingin biasa.

Untuk penerus, terdapat tiga pilihan:

a) Enam dioda automotif

b) Satu penerus 3 fasa

c) Dua penerus jambatan

Semua mesti dinilai sekurang-kurangnya 15A dan diserap panas.

Diod automotif adalah dua jenis badan positif atau badan negatif oleh itu, harus digunakan dengan sewajarnya. Tetapi mereka mungkin sukar dihubungi ke pendingin.

Menggunakan Two Bridge Rectifier

Sekiranya menggunakan dua penerus jambatan, ia mungkin digunakan seperti yang ditunjukkan.

Penyearah Jambatan

Diod automotif

Penyearah 3 fasa

Penyearah Jambatan

Pengisian Bateri yang Efisien melalui Peraturan Shunt Motosikal

Perbualan e-mel berikut antara Mr Leoneard, penyelidik / jurutera yang hebat dan saya, membantu kami mempelajari beberapa fakta yang sangat menarik mengenai kekurangan dan had pengawal selia motosikal. Ini juga membantu kita mengetahui bagaimana meningkatkan konsep hanya menjadi reka bentuk yang berkesan namun murah.

Leonard:

Anda mempunyai litar yang menarik, tetapi .....
Motosikal saya mempunyai alternator 30 amp, yang saya pasti RMS, dan memuncak pada 43.2 Amps. Litar 25 Amp anda tidak mungkin bertahan lama.
Bagaimanapun .....
Sebagai pengganti penyearah yang anda cadangkan, SQL50A dinilai 50 Amps pada 1,000 Volt. Ia adalah modul penerus 3 fasa, dan semestinya tidak mempunyai masalah untuk menangani puncak 45 amp. (Saya mempunyai dua tangan.)
Itu juga bermaksud SCR harus menangani bahawa Amperage dan tiga HS4040NAQ2 dengan arus RMS 40 Amps (lonjakan tidak berulang ke 520 Amps) harus mengendalikannya dengan cukup baik. Sudah tentu, mereka memerlukan pendingin udara yang cukup sihat, dan aliran udara yang baik.
Saya fikir litar kawalan harus berfungsi dengan baik.
Saya telah menggantikan 3 pengawal selia dalam tiga bulan terakhir dan saya akan cuba membuang wang yang baik selepas buruk. Yang terakhir berlangsung selama sepuluh saat sebelum ia juga menjadi buruk. Saya akan membina sendiri dan jika saya harus membinanya untuk menggerakkan kapal perang, jadilah ia.
Perkara lain yang saya perhatikan, laminasi yang digunakan dalam alternator jauh lebih tebal daripada yang digunakan pada motor elektrik. Penggulungan 18 tiang, dan mesin yang beroperasi pada kelajuan lebuh raya bermaksud frekuensi yang jauh lebih tinggi, dan arus eddy yang lebih banyak dalam besi. Apa kesannya pada arus eddy tersebut jika menggunakan pengatur siri yang membolehkan voltan naik setinggi 70 Volt (RMS)? Adakah ini akan meningkatkan arus eddy hingga terlalu panas besi, dan berisiko merosakkan belitan alternator? Sekiranya demikian, adalah masuk akal untuk tidak membiarkan voltan melebihi 14 Volt, tetapi saya masih mempunyai 20 Amps yang berasal dari alternator pada 1500 RPM.

Saya:

Terima kasih! Ya, anda mesti menyingkirkan voltan tinggi yang mungkin memberi tekanan besar pada penggulungan alternator, cara terbaik adalah dengan melepaskannya melalui MOSFET tugas berat pada heatsink
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Sebenarnya, saya tidak begitu peduli dengan kesan voltan pada belitan. Tampaknya dilapisi dengan Poly-Armor Vinyl, yang juga digunakan dalam stator luka rawak yang beroperasi pada 480 Volt. Saya lebih prihatin dengan panas dari arus eddy di laminasi, kerana ia sangat tebal. Di sini, di Amerika Syarikat, dengan arus talian 60 htz, ketebalan laminasi motor adalah sebahagian kecil daripada apa yang ada pada alternator. Pada kelajuan jalan raya, frekuensi dari alternator boleh menjadi 1.2 Khtz atau lebih tinggi. Dalam aplikasi lain, itu memerlukan teras ferit untuk menghilangkan arus eddy.
Saya cuba memahami peranan arus eddy dalam aplikasi ini. Apabila RPM meningkat, begitu juga frekuensi, dan arus eddy juga. Beban parasit untuk menurunkan voltan yang dihasilkan? Kaedah meratakan arus yang dihasilkan pada RPM tinggi? Berapa banyak haba yang dihasilkan? Cukup untuk membakar belitan pada RPM tinggi?
Terletak di dalam enjin, saya dapat memahami menggunakan minyak enjin untuk menyejukkan pemasangan, namun, dengan daya sentrifugal roda gila, dan belitan yang terletak di dalamnya, saya tidak dapat membayangkan jumlah minyak yang sebenarnya sampai ke mereka untuk disejukkan.
Voltan tertinggi yang dapat saya baca ialah 70 Volt RMS. Itu tidak mencukupi untuk melapisi lapisan PAV pada wayar, kecuali jika panas menjadi berlebihan. Namun, dalam mengurang kelebihan tanah, Apakah ada EMF pembanding yang menentang medan magnet dari magnet berputar? Dan jika demikian, sejauh mana keberkesanannya?

Saya:

Ya, peningkatan frekuensi akan menimbulkan arus lebih banyak dalam teras berasaskan besi, dan peningkatan haba. Saya telah membaca bahawa kaedah kawalan shunt adalah baik untuk penjana berasaskan motor, tetapi ini juga bermaksud peningkatan beban pada roda alternator dan lebih banyak penggunaan bahan bakar oleh kenderaan. Adakah penyejukan kipas menjadi pilihan? arus ke kipas boleh diakses dari alternator itu sendiri.

Leonard:

Saya takut kipas penyejuk bukan pilihan untuk pengganti. Yang dipasang dalaman, di dalam mesin, dan di Vulcan saya, terdapat dua penutup aluminium di atasnya. (Mengganti penggulungan alternator bermaksud mengeluarkan mesin dari motosikal.) Saya tidak melihat cara untuk mengurangkan arus eddy kerana ia disebabkan oleh magnet yang berputar di dalam roda roda. Walau bagaimanapun, saya dapat mengurangkan arus yang dihentikan ke tanah dengan menaikkan voltan shunt menjadi 24 Volt, dan mengikuti dengan pengatur siri yang ditetapkan ke 14 Volt. Dalam menguji alternator, saya tidak melihat banyak kesan dari EMF kaunter dalam mengurangkan arus litar pintas. Saya boleh memuatkan alternator ke 30 Amps, dan dengan memendekkan petunjuk, saya masih membaca 29 Amps.
Walau bagaimanapun, jika menggunakan arus eddy sebagai beban parasit untuk menurunkan voltan dan arus pada RPM tinggi, nampaknya ia cukup berkesan. Setelah voltan litar terbuka mencapai 70 Volt (RMS), ia tidak akan naik lebih tinggi walaupun RPM enjin berganda. Menggerakkan 20 Amps ke tanah (seperti yang dilakukan oleh pengawal selia kilang), meningkatkan panas dalam penggulungan selain arus eddy. Dengan mengurangkan arus melalui belitan, haba yang dihasilkan oleh belitan juga harus dikurangkan. Itu tidak akan mengurangkan arus eddy, tetapi harus mengurangkan keseluruhan haba yang dihasilkan oleh alternator, semoga dapat mengekalkan penebat belitan.
Memandangkan lapisan pada belitan, saya tidak begitu peduli dengan voltan yang dihasilkan. Setelah bertahun-tahun bekerja dalam pembinaan semula motor elektrik, saya sedar bahawa HEAT adalah musuh penebat terburuk. Kualiti penebat berkurang apabila suhu operasi meningkat. Pada suhu persekitaran, salutan PAV dapat menahan 'turn-to-turn' 100 Volt. Tetapi tingkatkan suhu itu dengan 100 C, dan mungkin tidak.
Saya juga ingin tahu. Motor elektrik menggunakan aloi keluli dengan silikon 3% untuk mengurangkan ketahanan terhadap pembalikan medan magnet di dalam besi. Adakah mereka memasukkannya dalam laminasi mereka atau menghilangkan silikon untuk mengurangkan kenaikan voltan dan arus pada RPM tinggi? Ia tidak menambah panas, tetapi mengurangkan kecekapan besi, semakin tinggi RPM. Dengan meningkatkan daya tahan terhadap pembalikan medan magnet di inti, medan magnet mungkin tidak menembusi sedalam inti sebelum diperlukan untuk membalikkannya. Jadi, semakin tinggi RPM, semakin sedikit penembusan oleh medan magnet. Arus eddy dapat mengurangkan penembusan itu.

Saya:

Analisis anda masuk akal dan kelihatan sangat teknikal. Sebagai asasnya seorang lelaki elektronik, pengetahuan elektrik saya tidak begitu bagus, jadi mencadangkan kerja dalaman motor dan pengubahsuaian boleh menjadi sukar bagi saya. Tetapi, seperti yang anda katakan dalam ayat terakhir anda dengan menyekat magnet yang difailkan, arus eddy dapat dihalang masuk ke dalam. Saya cuba mencari mengenai masalah ini tetapi tidak menemui apa-apa yang berguna setakat ini!

Leonard:

Oleh itu, setelah bekerja dengan motor elektrik selama 13 tahun, saya mempunyai sedikit kerugian? Walaupun, kajian saya juga berkaitan dengan elektronik, dan begitu juga semua kerja saya sehingga saya dapat menjana lebih banyak wang dengan bekerja dengan motor. Itu juga bermaksud saya tidak mengikuti litar bersepadu, dan MOSFET adalah perkara kecil yang dapat dilepaskan dengan cas statik sedikit pun. Oleh itu, jika berkaitan dengan elektronik, saya kekurangan saya. Saya tidak dapat mengikuti perkembangan baru.
Sangat menarik bahawa saya tidak dapat menemui banyak maklumat saya di satu tempat. Seperti tidak ada konsep yang saling berkaitan antara satu sama lain. Namun, ketika menyatukan semuanya, mereka mulai masuk akal. Semakin tinggi frekuensi, semakin sedikit putaran yang diperlukan untuk mendapatkan reaktansi induktif yang sama. Jadi semakin tinggi RPM, semakin kurang berkesan medan magnet. Ini mengenai satu-satunya cara mereka dapat mengekalkan output tetap apabila output mencapai 70 volt.
Tetapi dalam melihat corak pada osiloskop, saya tidak terkesan. Masa pengecasan milisaat, diikuti dengan output arde 6 hingga 8 milisaat. Mungkinkah ini sebabnya bateri motosikal tidak tahan lama? Enam bulan hingga setahun, sementara bateri automotif hidup selama lima tahun atau lebih. Inilah sebabnya mengapa saya memilih untuk 'klip' ​​tahap voltan ke tanah pada voltan yang lebih tinggi, dan kliping itu tetap. Diikuti oleh pengatur siri untuk menjaga kadar pengisian tetap mengikut apa yang diperlukan oleh bateri, lampu, dan litar. Kemudian dengan merancangnya untuk mengendalikan 50 Amps, saya tidak perlu mengganti pengatur lagi.
Saya bekerja dengan penarafan 50 Amp, tetapi saya menjangkakan bahawa dengan menggunakan 'clipper' Amperage harus jauh lebih rendah daripada 20 Amps ke tanah. Mungkin serendah empat Amps. Kemudian pengatur siri membenarkan (kira-kira) tujuh Amps untuk bateri, lampu, dan litar untuk mesin. Semua berada dalam peringkat watt komponen dan voltan yang tidak mencukupi untuk mencabar lapisan belitan.
Anda menulis artikel yang sangat baik mengenai pengatur shunt, tetapi 25 Amps terlalu kecil untuk aplikasi saya. Namun, ia adalah inspirasi yang baik.

Saya:

Ya betul, kitaran tugas 1/6 tidak akan mengecas bateri dengan betul. Tetapi ini dapat diselesaikan dengan mudah melalui penyearah jambatan dan kapasitor penapis yang besar, yang akan memastikan bateri mendapat cukup DC untuk pengisian yang berkesan. Saya gembira menyukai artikel saya. Walau bagaimanapun had 25 Amp boleh ditingkatkan dengan mudah dengan meningkatkan spesifikasi amp MOSFET. Atau mungkin dengan menambahkan lebih banyak peranti secara selari.

Leonard:

Pada masa yang sama, saya berusaha memastikan segala yang padat agar dapat masuk ke dalam bilik yang ada, sehingga kapasitor penapis kapasitor yang besar menjadi masalah. Ia juga tidak diperlukan jika ketiga-tiga fasa dipotong setelah penerus jambatan. Semua riak dipotong, dan pengatur siri mengekalkan masa pengecasan 100%.
Litar anda juga mengekalkan masa pengecasan 100%, namun arus yang anda putar ke tanah akan jauh lebih tinggi kerana anda memotongnya pada voltan bateri.

Seperti yang anda lihat dalam bentuk gelombang, tidak perlu ada kapasitor. Tetapi dengan memotong pada tahap yang lebih tinggi, arus yang dihancurkan ke tanah seharusnya lebih rendah. Kemudian, menjatuhkan voltan melintasi pengatur siri tidak boleh menyakiti apa-apa. Harus ada lebih dari cukup untuk memastikan bateri sentiasa terisi.
Satu nota. Voltan cas optimum untuk bateri plumbum / asid sebenarnya ialah 13.7 volt. Untuk menahannya pada 12 volt mungkin tidak memberikan bateri yang cukup untuk menghidupkan enjin. Dan rangkaian saya adalah awal, dan masih boleh berubah.

Kilang ini kelihatan hampir primitif, dalam cara kerjanya. Litar mereka mengecas bateri sehingga mencapai tahap pencetus. kemudian mengalihkan semua arus ke tanah sehingga bateri jatuh di bawah tahap pencetus. Hasilnya adalah bentuk gelombang dengan pecahan cas yang pendek dan keras sehingga setinggi 15 Amps. (Saya tidak mengukurnya) Itu diikuti oleh garis yang lebih panjang dengan sedikit lereng ke bawah, dan satu lagi pecah.
Saya telah melihat bateri automotif terakhir 5 hingga 10 tahun, atau lebih lama. Semasa kecil di ladang, ayah saya menukar salah satu traktor lama dari enam volt ke sistem dua belas volt, menggunakan alat ganti dari sebuah kereta. Lima belas tahun kemudian, bateri yang sama masih menghidupkan traktor. Di sekolah tempat saya bekerja (Mengajar keselamatan motosikal), semua bateri perlu diganti dalam masa satu tahun. KENAPA? ? ? Satu-satunya perkara yang dapat saya buat ialah sistem pengecasan. Sebilangan besar bateri yang saya gunakan hanya dinilai dengan kadar caj 2 Amp, Hingga 70 volt, mampu 30 Amps, digunakan pada terminal bateri kerana pecah pendek mungkin menyebabkan kerosakan dalaman dan memendekkan jangka hayat bateri. Terutama, pada bateri di mana anda tidak dapat memeriksa tahap bendalir. Satu-satunya masalah dengan bateri mungkin tahap cecair, tetapi tidak ada yang dapat anda lakukan mengenainya. Sekiranya saya dapat memeriksa dan mengekalkan tahap cecair, jangka hayat bateri akan bertambah lama.
Petunjuk yang datang dari alternator adalah setara dengan metrik # 16. Menurut jadual AWG, itu bagus untuk 3.7 Amps sebagai saluran transmisi, dan 22 Amps dalam pendawaian casis. Pada alternator 30 Amp dengan pengatur shunt? Tahap shunt dan Amperage mestilah berkadar songsang, jadi dengan memotong voltan pada separuh, saya harus mengurangkan Amperage dengan ketara. Dalam melihat bentuk gelombang yang diperbaiki, kepekatan EMF tertinggi berada pada separuh bawah. Logik menunjukkan bahawa arus akan dikurangkan menjadi sebahagian kecil. Saya akan mengetahui bila saya menggunakannya.
Pada enjin 1500cc, saya tidak menyangka akan mengurangkan daya tarikan pada enjin, tetapi ekonomi bahan bakar saya mungkin bertambah baik. Dan, saya masih ingat, ketika mereka mula-mula meletakkan pengatur keadaan pepejal pada alat ganti automotif, nombor ajaibnya ialah 13.7 Volt. Namun, saya merancang untuk menetapkan pengatur siri saya pada sekitar 14.2 Volt. Terlalu tinggi dan cecair menguap lebih cepat. Anda jauh lebih membantu daripada yang anda tahu. Pada asalnya, saya mempunyai enam litar yang berbeza yang saya pertimbangkan dan masing-masing pergi ke papan roti. Artikel anda menghilangkan lima daripadanya, jadi saya dapat menjimatkan banyak masa dan menumpukan perhatian hanya pada satu. Itu menjimatkan banyak pekerjaan saya. Itu sangat sesuai dengan masa untuk menghubungi anda.
Anda mempunyai izin saya untuk bereksperimen dengan skema saya dan melihat apa yang anda buat. Di pelbagai forum, saya membaca di mana sebilangan orang bercakap tentang pergi ke pengatur siri. Yang lain berhati-hati terhadap voltan yang terlalu tinggi yang memusnahkan lapisan terlindung pada wayar. Saya mengesyaki medium gembira mungkin merupakan gabungan kedua-dua sistem, tetapi tidak mengalirkan output sepenuhnya ke permukaan. Litarnya masih sederhana, dengan beberapa komponen, tetapi tidak kuno.
Terima kasih banyak atas masa dan perhatian anda. Salah satu sumber maklumat teknikal saya ialah: OCW.MIT.EDU Saya telah mengikuti kursus kejuruteraan di sana selama beberapa tahun sekarang. Anda tidak mendapat kredit untuk melakukannya, tetapi juga percuma.