3-fas motorcykel spänningsregulator kretsar

Inlägget diskuterar en lista över PWM-kontrollerad enkel 3-fas motorcykel spänningsregulator krets som kan användas för att styra batteriladdningsspänningen i de flesta tvåhjulingar. Idén begärdes av Mr. Junior.

Tekniska specifikationer

hej mitt namn är junior live i Brasilien och arbetar med tillverknings- och återställningsregulatorlikriktare motorcykelspänning och skulle uppskatta en hjälp u, jag behöver en trefas mosfetregulatorkrets för motorcyklar, entredaspänning 80-150 volt, korret Max 25A, maximal förbrukning av systemet 300 watt,

Jag väntar på återkomst
att.
junior

Designen

Den föreslagna 3-fas motorcykelns spänningsregulatorkrets för motorcykel kan bevittnas i diagrammet nedan.

Schemat är ganska lätt att förstå.

3-fasutgången från generatorn appliceras sekventiellt över tre effekttransistorer som i princip agera som växlingsanordningar för generatorströmmen.

När vi allt detta under drift kan en generatorlindning utsättas för enorma omvända EMF: er, i en utsträckning som kan rippa av lindningens isoleringskåpa och förstöra den permanent.

Reglering av generatorns potential genom metoden för växling eller kortslutning till mark hjälper till att hålla generatorns potential under kontroll utan att orsaka negativa effekter i den.

Tidpunkten för växlingsperioden är avgörande här och påverkar direkt storleken på strömmen som äntligen kan nå likriktaren och batteriet under laddning.

Ett mycket enkelt sätt att kontroll av växlingstidsperioden är genom att styra ledningen för de tre BJT: erna som är anslutna över generatorns 3 lindning, som visas i diagrammet.

Mosfets kan också användas istället för BJT, men kan vara mycket dyrare än BJT.

Metoden implementeras med hjälp av a enkel 555 IC PWM-krets.

Den variabla PWM-utsignalen från IC: ns pin3 appliceras över BJT: s baser som i sin tur tvingas leda på ett kontrollerat sätt beroende på PWM-arbetscykeln.

Den associerade potten med IC 555-krets justeras på lämpligt sätt för att erhålla rätt genomsnittlig RMS-spänning för det laddade batteriet.

Metoden som visas i 3-fas motorcykel spänningsregulator krets med mosfets kan implementeras lika för enstaka generatorer för att få identiska resultat.

Justering av toppspänning

En toppspänningsregleringsfunktion kan inkluderas i ovanstående krets enligt följande diagram för att upprätthålla en säker laddningsspänningsnivå för det anslutna batteriet.

Som framgår växlas jordlinjen för IC 555 av NPN BC547 vars bas styrs av toppspänningen från generatorn.

När toppspänningen överstiger 15 V, leder och aktiverar BC547 IC 555 PWM-kretsarna.

MOSFET leder nu och börjar växla överspänningen från generatorn till jord, med en hastighet som bestäms av PWM-arbetscykeln.

Processen förhindrar att generatorspänningen överskrider detta tröskelvärde, vilket säkerställer att batteriet aldrig laddas för mycket.

Transistorn är BC547, och pin5-kondensatorn är 10nF

Motorcykel batteriladdningssystem

Den andra designen som presenteras nedan är en Rectifier plus Regulator för ett 3-fas laddningssystem för motorcyklar. Likriktaren är fullvågig och regulatorn är shunt-typregulator.

Av: Abu Hafss

En motorcykels laddningssystem skiljer sig från bilens. Spänningsgenerator eller generator på bilar är elektromagnet-typ som är ganska lätta att reglera. Generatorerna på motorcyklar är av permanentmagnet.

Spänningsutgången från en generator är direkt proportionell mot varvtalet, dvs. vid högt varvtal kommer generatorn att producera höga spänningar mer än 50V, därför blir en regulator nödvändig för att skydda hela det elektriska systemet och batteriet också.

Vissa små cyklar och trehjulingar som inte körs med höga hastigheter har bara 6 dioder (D6-D11) för att utföra fullvågs-korrigering. De behöver inte regleras men de dioderna har hög effekt och släpper ut mycket värme under drift.

I cyklar med korrekt reglerade laddningssystem används normalt shunt-typreglering. Detta görs genom att kortsluta generatorns lindningar under en cykel av växelströmsvågformen. En SCR eller ibland en transistor används som växlingsanordning i varje fas.

Kretsschema

Kretsdrift

Nätverket C1, R1, R2, ZD1, D1 och D2 bildar spänningsdetekteringskretsen och är utformad för att utlösa vid cirka 14,4 volt. Så snart laddningssystemet passerar denna tröskelspänning börjar T1 leda.

Detta skickar ström till varje grind i de tre SCR: erna S1, S2 och S3, via strömbegränsningsmotstånden R3, R5 och R7. D3, D4 och D5 är viktiga för att isolera grindarna från varandra. R4, R6 och R8 hjälper till att tömma eventuellt läckage från T1. S1, S2 och S3 bör värmesänkas och isoleras från varandra med glimmerisolator, om man använder vanligt kylfläns.

För likriktaren finns det tre alternativ:

a) Sex fordonsdioder

b) En trefaslikriktare

c) Två brygglikriktare

Alla måste klassas minst 15A och värmesänkas.

Fordonsdioderna är två typer av positiva kroppar eller negativa kroppar och bör därför användas i enlighet därmed. Men det kan vara lite svårt att komma i kontakt med kylflänsen.

Använda två brygglikriktare

Om du använder två brygglikriktare kan de användas som visat.

Brygglikriktare

Fordonsdioder

3-fas likriktare

Brygglikriktare

Effektiv batteriladdning genom motorcykel shuntreglering

Följande e-postkonversation mellan Leoneard, en ivrig forskare / ingenjör och jag, hjälper oss att lära oss några mycket intressanta fakta angående nackdelar och begränsningar för motorcykel shuntregulatorer. Det hjälper oss också att veta hur vi kan uppgradera konceptet helt enkelt till en effektiv men billig design.

Leonard:

Du har en intressant krets, men .....
Min motorcykel har en generator på 30 amp, vilket jag är säker på är RMS, och toppar vid 43,2 ampere. Din 25 Amp-krets kommer sannolikt inte att hålla länge alls.
I alla fall.....
I stället för de likriktare du föreslår, har en SQL50A klassificering som 50 ampere vid 1000 volt. Det är en 3-fas likriktarmodul och borde inte ha några problem att hantera 45 A topp. (Jag har två till hands.)
Det betyder också att SCR: erna kommer att behöva hantera den Amperage och tre HS4040NAQ2 med RMS-ström på 40 ampere (icke-repetitiv stigning till 520 Amp) bör hantera det ganska bra. Naturligtvis kräver de en ganska hälsosam kylfläns och bra luftflöde.
Jag tycker att kontrollkretsen ska fungera ganska mycket som den är.
Jag har bytt ut tre tillsynsmyndigheter under de senaste tre månaderna och jag är på väg att kasta bra pengar efter dåligt. Den sista varade totalt tio sekunder innan det gick dåligt också. Jag håller på att bygga min egen och om jag måste bygga den för att driva ett slagskepp, så var det.
En annan sak jag har märkt är att lamellerna som används i generatoren är betydligt tjockare än de som används i elmotorer. En 18-polig lindning och motor som arbetar vid motorvägshastigheter betyder mycket högre frekvens och mycket mer virvelströmmar i järnet. Vad skulle vara effekten på dessa virvelströmmar om man använder en serieregulator som låter spänningen gå så högt som 70 volt (RMS)? Skulle detta öka virvelströmmarna så att strykjärnet överhettas och riskera skador på generatorns lindningar? I så fall vore det vettigt att inte låta spänningen komma över 14 volt, men jag har fortfarande 20 ampere som kommer från generatorn vid 1500 varv / min.

Jag:

Tack! Ja du måste bli av med den höga spänningen som kan sätta enormt tryck på generatorns lindning, det bästa sättet är att shunta den genom kraftiga MOSFETs på kylflänsen
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Egentligen är jag inte alls lika orolig för effekterna av spänning på lindningarna. De verkar vara belagda med Poly-Armor Vinyl, som också används i slumpmässiga sårstatorer som arbetar vid 480 volt. Jag är mycket mer bekymrad över värmen från virvelströmmarna i lamellerna, eftersom de är så tjocka. Här i staterna, med 60 hz nätström, är tjockleken på motorlaminering en bråkdel av vad de är i generatorn. Vid väghastighet kan frekvensen från generatorn vara 1,2 kHz eller högre. I andra applikationer skulle det kräva en ferritkärna för att eliminera virvelströmmarna.
Jag försöker förstå rollen som virvelströmmar i den här applikationen. När RPM ökar ökar frekvensen, och virvelströmmarna också. En parasitbelastning för att jämna ut den genererade spänningen? Ett sätt att jämna ut ström genererad vid högt varvtal? Hur mycket värme genererar det? Nog att bränna ut lindningen vid högt varvtal?
Ligger inne i motorn kan jag förstå att använda motorolja för att kyla monteringen, men med svänghjulets centrifugalkraft och lindningarna inuti det kan jag inte föreställa mig någon verklig mängd olja som kommer till dem för kylning.
Den högsta spänningen jag har kunnat läsa är 70 volt RMS. Det räcker inte för att bågas genom PAV-beläggning på tråden, såvida inte värmen blir för hög. Finns det emellertid en mot EMF som motsätter sig magnetfältet från de roterande magneterna när man överför överskottet till marken? Och i så fall, hur effektivt är det?

Jag:

Ja, frekvensökningen ger upphov till mer virvelström i en järnbaserad kärna och en ökning av värmen. Jag har läst att shuntstyrningsmetoden är bra för motorbaserade generatorer, men detta kommer också att innebära ökad belastning på generatorhjulet och mer bränsleförbrukning för fordonet. Är kylfläkt ett alternativ? strömmen till fläkten kan nås från själva generatorn.

Leonard:

Jag är rädd att en kylfläkt inte är ett alternativ för generatorn. Det är monterat inuti, inuti motorn och på min Vulcan finns det två aluminiumskydd över det. (Att byta ut generatorlindningen betyder att du tar bort motorn från motorcykeln.) Jag ser inget sätt att minska virvelströmmarna eftersom de är induceras av magneterna som roterar inuti svänghjulet. Men jag kan minska strömmen som shuntas till mark genom att höja shuntens spänning till 24 volt och följa den med en serieregulator inställd på 14 volt. När jag testar generatorn ser jag inte mycket effekt från mot EMF för att minska kortslutningsströmmen. Jag kan ladda generatorn till 30 ampere, och genom att kortsluta ledningarna läser jag fortfarande 29 ampere.
Men om du använder virvelströmmarna som en parasitbelastning för att jämna ut spänningen och strömmen vid högt varvtal verkar det vara ganska effektivt. När öppen kretsspänning når 70 volt (RMS) går den inte högre även när motorns varvtal fördubblas. Att shunta 20 ampere till marken (som görs av fabriksregulatorer) ökar värmen i lindningen utöver virvelströmmarna. Genom att minska strömmen genom lindningarna bör värmen som genereras av lindningarna också minskas. Det kommer inte att minska virvelströmmarna, men bör minska den totala värmen som genereras av generatorn, förhoppningsvis bevara lindningsisoleringen.
Med tanke på beläggningen på lindningarna är jag inte alls lika bekymrad över den genererade spänningen. Efter att ha arbetat med återuppbyggnad av elmotorer i flera år är jag medveten om att HEAT är den värsta fienden till isoleringen. Kvaliteten på isoleringen minskar när arbetstemperaturen ökar. Vid omgivningstemperatur kan PAV-beläggning rymma 100 volt 'turn-to-turn'. Men höj temperaturen med 100 C, och det kanske inte.
Jag är också nyfiken. Elmotorer använder en stållegering med 3% kisel för att minska motståndet mot magnetfältets vändning i järnet. Inkluderar de det i sina lameller eller utelämnar kislet för att ytterligare minska spännings- och strömökningen vid högt varvtal? Det ökar inte värmen men minskar järnets effektivitet, desto högre varvtal. Genom att öka motståndet mot magnetfältåterföring i kärnan kanske magnetfältet inte tränger in så djupt in i kärnan innan det krävs att vända. Så ju högre varvtal, desto mindre penetration av magnetfältet. Virvelströmmarna kan ytterligare minska penetrationen.

Jag:

Din analys är meningsfull och verkar väldigt mycket tekniskt sund. Att vara i grund och botten en elektronik kille, min elektriska kunskap är inte särskilt bra, så att föreslå motorns interna arbete och ändringar kan vara svårt för mig. Men, som du sa i dina sista meningar genom att begränsa den magnetiska arkiverade, kan virvelströmmen förhindras från att komma in djupt. Jag försökte söka efter den här frågan men hittade inte något användbart hittills!

Leonard:

Så efter att ha arbetat med elmotorer i 13 år har jag dig en liten nackdel? Även om mina studier också har varit med elektronik, och så var allt mitt arbete tills jag fann att jag kunde tjäna mer pengar på att arbeta med motorer. Det innebar också att jag inte hängde med integrerade kretsar, och MOSFETs var känsliga små saker som snabbt kunde blåses ut med minsta statiska laddning. Så när det gäller elektronik har du mig en nackdel. Jag kunde inte hänga med i den nya utvecklingen.
Det är intressant att jag inte har kunnat hitta mycket av min information på ett ställe. Som om inget av koncepten är relaterade till varandra. Men när de sätter ihop dem alla börjar de vara vettiga. Ju högre frekvens desto mindre varv krävs för att få samma induktiva reaktans. Så ju högre varvtal desto mindre effektivt blir magnetfältet. Det är ungefär det enda sättet de kan hålla utmatningen konstant när utgången når 70 volt.
Men när jag tittar på mönstret i ett oscilloskop är jag inte imponerad. En millisekund laddningstid, följt av 6 till 8 millisekunder jordad effekt. Kan det vara därför motorcykelbatterier inte håller länge? Sex månader till ett år, medan bilbatterier fortsätter i fem år eller mer. Det är därför jag väljer att 'klippa' spänningsnivån till jord vid en högre spänning, och att klippningen är konstant. Följt av en serieregulator för att upprätthålla en konstant laddningshastighet enligt vad batteriet, lamporna och kretsarna kräver. Sedan genom att utforma den för att hantera 50 ampere, skulle jag aldrig behöva byta ut en regulator igen.
Jag arbetar med en 50 Amp-klassning, men jag förväntar mig att genom att använda en 'clipper' bör Amperage vara betydligt lägre än 20 ampere till marken. Kanske så lågt som fyra ampere. Då tillåter serieregulatoren (ungefär) sju förstärkare för batteriet, lamporna och kretsarna för motorn. Allt inom komponenternas wattvärde och inte tillräckligt med spänning för att utmana lindningen av lindningarna.
Du skrev en mycket bra artikel om shuntregulatorer, men 25 A är bara för liten för min applikation. Ändå är det bra inspiration.

Jag:

Ja det stämmer, arbetscykel på 1/6 laddar inte ett batteri ordentligt. Men detta kan enkelt lösas genom en brygglikriktare och en stor filterkondensator, vilket säkerställer att batteriet får tillräckligt med likström för effektiv laddning. Jag är glad att jag gillade min artikel. 25 Amp-gränsen kan dock enkelt uppgraderas genom att öka MOSFET-förstärkarens specifikationer. Eller så kan det vara genom att lägga till fler enheter parallellt.

Leonard:

Samtidigt försöker jag hålla allt kompakt så att det passar in i rummet, så att stora filterkondensatorkondensatorer blir ett problem. Det behövs inte heller om alla tre faserna klipps efter brygglikriktaren. All krusning klipps av och serieregulatorn håller 100% laddningstid.
Din krets upprätthåller också 100% laddningstid, men strömmen du shuntar till jord kommer att vara mycket högre eftersom du klipper den med batterispänning.

Som du kan se i vågformerna borde det inte behövas någon kondensator. Men genom att klippa på en högre nivå bör strömmen shuntas till marken vara lägre. Att släppa spänningen över en serieregulator borde inte skada någonting. Det borde finnas mer än tillräckligt för att hålla batteriet laddat.
En anteckning. Optimal laddningsspänning för ett bly / syrabatteri är faktiskt 13,7 volt. Att hålla den vid 12 volt kanske inte ger batteriet tillräckligt för att starta motorn. Och min krets är preliminär och kan ändras.

Fabriken ser nästan primitiv ut, så som den fungerar. Deras krets laddar batteriet tills det når utlösningsnivån. sedan skifter den all ström till marken tills batteriet sjunker under utlösningsnivån. Resultatet är en vågform med en kort, hård laddning som kan vara så hög som 15 ampere. (Jag mätte det inte) Därefter följde en längre linje med en svag nedåtlutning och en ny sprängning.
Jag har sett bilbatterier hålla i 5 till 10 år eller längre. Som barn på en gård konverterade min far en av de gamla traktorerna från sex volt till ett tolvvoltssystem med en generator från en bil. Femton år senare startade samma batteri fortfarande traktorn. På skolan jag arbetar med (Undervisar motorcykelsäkerhet) måste alla batterier bytas ut inom ett år. VARFÖR ? ? ? Det enda jag har kunnat komma på är laddningssystemet. De flesta av de batterier jag har arbetat med är endast klassade för en laddningshastighet på 2 ampere, upp till 70 volt, med kapacitet på 30 ampere, som appliceras på batteripolerna för korta skurar kan orsaka inre skador och förkorta batteriets livslängd. Speciellt i batterierna där du inte kan kontrollera vätskenivån. Det enda problemet med batteriet kan vara vätskenivå, men det finns inget du kan göra åt det. Om jag kan kontrollera och behålla vätskenivåer förlängs batteriets livslängd avsevärt.
Ledningarna som kommer från generatorn skulle vara den metriska motsvarigheten till # 16. Enligt AWG-tabellen är det bra för 3,7 ampere som överföringsledning och 22 ampere i chassikablar. På en 30 Amp-generator med en shuntregulator? Shuntnivån och Amperage bör vara en omvänd proportion, så genom att klippa spänningen i hälften bör jag minska Amperage avsevärt. När man tittar på den korrigerade vågformen är den högsta koncentrationen av EMF i den nedre halvan. Logik föreslår att strömmen kommer att reduceras till en bråkdel. Jag får reda på när jag använder den.
På en 1500cc motor förväntar jag mig inte att märka det minskade motståndet i motorn, men min bränsleekonomi kan förbättras. Och jag minns, när de först började sätta solid state-regulatorer på bilgeneratorer var det magiska numret 13,7 volt. Jag planerade dock att ställa in min serieregulator till cirka 14,2 volt. För högt och vätskan avdunstar snabbare. Du var mycket mer hjälpsam än du vet. Ursprungligen hade jag sex olika kretsar som jag funderade på och tänkte bryta om var och en av dem. Din artikel eliminerade fem av dem, så jag får spara mycket tid och koncentrera mig på bara en. Det sparar mig en hel del arbete. Det gör det mycket värt tiden att kontakta dig.
Du har mitt tillstånd att experimentera med mitt schema och se vad du kommer på. På olika forum läser jag där ett antal människor talar om att gå till serieregulatorer. Andra varnar för att för hög spänning förstör den isolerade beläggningen på tråden. Jag misstänker att det glada mediet kan vara en kombination av båda systemen, men inte att skifta hela produktionen till marken. Kretsen är fortfarande enkel, med få komponenter, men inte arkaisk.
Tack så mycket för din tid och uppmärksamhet. En av mina källor för teknisk information är: OCW.MIT.EDU Jag har gjort ingenjörskurser där i några år nu. Du får ingen kredit för att ha gjort dem, men det är också helt gratis.