3-vaiheiset moottoripyörän jännitteen säätöpiirit

Viestissä käsitellään luetteloa PWM-ohjatusta yksivaiheisesta kolmivaiheisesta moottoripyörän jännitteen säätöpiiristä, jota voidaan käyttää akun latausjännitteen säätämiseen useimmissa kaksipyöräisissä. Idean pyysi herra Junior.

Tekniset tiedot

hei, nimeni on nuorempi live Brasiliassa ja työskentelen valmistus- ja palautuslaitteen tasasuuntaajan moottoripyörän jännitteen kanssa ja kiitän apua u, tarvitsen kolmivaiheisen mosfet-säätimen piirin moottoripyörille, entreda-jännite 80-150 volttia, korjaa Enintään 25A, suurin kulutus järjestelmän 300 wattia,

Odotan paluuta
.
juniori

Muotoilu

Ehdotettu moottoripyörän kolmivaiheinen jännitteen säätöpiiri voidaan nähdä alla olevasta kaaviosta.

Kaavio on melko helppo ymmärtää.

Laturin 3-vaiheinen lähtö johdetaan peräkkäin kolmelle tehotransistorille, jotka pohjimmiltaan toimivat kuin vaihtovälineet laturin virralle.

Kun me kaikki käytämme sitä, vaihtovirtageneraattorin käämitys voi altistua valtaville käänteisille EMF: ille siinä määrin, että käämin eristekansi voi repeytyä tuhoamalla sen pysyvästi.

Laturin potentiaalin säätäminen manuaalisen vaihtamisen tai oikosulun avulla auttaa pitämään laturin potentiaalin hallinnassa aiheuttamatta haitallisia vaikutuksia siihen.

Vaihtojakson ajoitus on tässä ratkaiseva ja vaikuttaa suoraan virran voimakkuuteen, joka voi lopulta saavuttaa tasasuuntaajan ja ladattavan akun.

Hyvin yksinkertainen tapa vaihtamisajan hallinta on ohjaamalla kolmen BJT: n johtamista, jotka on kytketty laturin 3 käämityksen yli, kuten kaaviossa esitetään.

Mosfetsia voitaisiin käyttää myös BJT: n sijaan, mutta ne voivat olla kalliimpia kuin BJT: t.

Menetelmä toteutetaan käyttämällä a yksinkertainen 555 IC PWM -piiri.

Muuttuvaa PWM-ulostuloa IC: n nastasta 3 käytetään BJT: n kantojen yli, jotka puolestaan ​​pakotetaan johtamaan hallitusti PWM-työjakson mukaan.

Liittyvä potti IC 555 -piiri on säädetty asianmukaisesti, jotta saadaan oikea keskimääräinen RMS-jännite ladattavalle akulle.

Kolmivaiheisessa moottoripyörän jännitteen säätöpiirissä mosfettejä esittävä menetelmä voidaan toteuttaa yhtä hyvin yksittäisille latureille identtisten tulosten saamiseksi.

Huippujännitteen säätö

Huippujännitteen säätöominaisuus voidaan sisällyttää yllä olevaan piiriin seuraavan kaavion mukaisesti, jotta liitetyn akun latausjännitetaso pysyy turvallisena.

Kuten voidaan nähdä, IC 555: n maadoitusjohto kytketään NPN BC547: llä, jonka kantaa ohjaa laturin huippujännite.

Kun huippujännite ylittää 15 V, BC547 johtaa ja aktivoi IC 555 PWM -piirin.

MOSFET johtaa nyt ja alkaa siirtää ylijännitettä laturista maahan maahan nopeudella, joka määritetään PWM-työjaksolla.

Prosessi estää generaattorin jännitteen ylittämästä tätä kynnystä, mikä varmistaa, että akkua ei koskaan ylitetä.

Transistori on BC547 ja pin5-kondensaattori on 10nF

Moottoripyörän akun latausjärjestelmä

Toinen alla esitetty malli on tasasuuntaaja plus säädin moottoripyörien 3-vaiheiselle latausjärjestelmälle. Tasasuuntaaja on täysiaalto ja säädin on shuntti-tyyppinen säädin.

Kirjoittaja: Abu Hafss

Moottoripyörän latausjärjestelmä eroaa autojen latausjärjestelmästä. Autojen jännitegeneraattori tai generaattori on sähkömagneettityyppiä, jota on melko helppo säätää. Moottoripyörien generaattorit ovat kestomagneettityyppisiä.

Laturin jännitelähtö on suoraan verrannollinen kierroslukuun, ts. Korkealla kierrosluvulla laturi tuottaa yli 50 V: n suuria jännitteitä, joten säätimestä tulee välttämätön koko sähköjärjestelmän ja myös akun suojaamiseksi.

Joillakin pienillä polkupyörillä ja 3-pyöräisillä, jotka eivät aja suurilla nopeuksilla, on vain 6 diodia (D6-D11) täyden aallon tasasuuntauksen suorittamiseksi. Ne eivät tarvitse säätöä, mutta nämä diodit ovat korkea ampeeriluokituksia ja johtavat paljon lämpöä käytön aikana.

Pyörissä, joissa on asianmukaiset säännellyt latausjärjestelmät, käytetään yleensä shunt-tyyppistä säätöä. Tämä tapahtuu lyhentämällä vaihtovirtageneraattorin käämit yhdelle AC-aaltomuodon syklille. SCR: ää tai joskus transistoria käytetään vaihtovälineenä kussakin vaiheessa.

Piirikaavio

Piirin käyttö

Verkot C1, R1, R2, ZD1, D1 ja D2 muodostavat jännitteenilmaisupiirin, ja se on suunniteltu laukaisemaan noin 14,4 voltilla. Heti kun latausjärjestelmä ylittää tämän kynnysjännitteen, T1 alkaa johtaa.

Tämä lähettää virtaa kolmen SCR: n S1, S2 ja S3 kullekin portille virtaa rajoittavien vastusten R3, R5 ja R7 kautta. D3, D4 ja D5 ovat tärkeitä porttien eristämiseksi toisistaan. R4, R6 ja R8 auttavat tyhjentämään mahdolliset vuodot T1: stä. S1, S2 ja S3 olisi jäähdytettävä ja eristettävä toisistaan ​​kiilleeristeellä, jos käytetään yhteistä jäähdytyselementtiä.

Tasasuuntaajalle on kolme vaihtoehtoa:

a) Kuusi autodiodia

b) Yksi 3-vaiheinen tasasuuntaaja

c) Kaksi siltasuuntaajaa

Kaikkien on oltava vähintään 15 A: n luokkaa ja upotettuja.

Autodiodit ovat kahden tyyppisiä positiivisia tai negatiivisia runkoja, joten niitä tulisi käyttää vastaavasti. Mutta niitä voi olla vähän vaikea ottaa yhteyttä jäähdytyselementtiin.

Kahden sillan tasasuuntaajan käyttäminen

Jos käytetään kahta siltasuuntaajaa, niitä voidaan käyttää kuvan mukaisesti.

Silta tasasuuntaaja

Autodiodit

3-vaiheinen tasasuuntaaja

Silta tasasuuntaaja

Tehokas akun lataus moottoripyörän vaihtosäädöllä

Seuraava innokas tutkija / insinööri Leoneardin ja minun välinen sähköpostikeskustelu auttaa meitä oppimaan joitain mielenkiintoisia faktoja moottoripyörän shunttiohjaimen haitoista ja rajoituksista. Se auttaa meitä myös tietämään, kuinka konsepti päivitetään yksinkertaisesti tehokkaaksi mutta halpaksi.

Leonard:

Sinulla on mielenkiintoinen piiri, mutta ...
Moottoripyörälläni on 30 ampeerin vaihtovirtageneraattori, joka on varma RMS, ja huippu on 43,2 ampeeria. 25 A: n virtapiirisi ei todennäköisesti pidä lainkaan pitkään.
Kuitenkin.....
Ehdotettujen tasasuuntaajien sijasta SQL50A: n nimellisarvo on 50 ampeeria 1000 voltilla. Se on 3-vaiheinen tasasuuntaajamoduuli, eikä sillä pitäisi olla ongelmia käsitellä 45 ampeerin huippua. (Minulla on kaksi käsillä.)
Tämä tarkoittaa myös, että SCR: ien on käsiteltävä, että Amperage ja kolme HS4040NAQ2, joiden RMS-virta on 40 A (toistumaton aalto 520 A), pitäisi käsitellä sitä melko hyvin. Tietenkin he tarvitsevat melko terveellisen jäähdytyselementin ja hyvän ilmavirran.
Ajattelen, että ohjauspiirin pitäisi toimia melkein sellaisenaan.
Olen korvannut kolme sääntelyviranomaista viimeisen kolmen kuukauden aikana ja olen yrittänyt heittää hyvää rahaa huonon jälkeen. Viimeinen kesti yhteensä kymmenen sekuntia, ennen kuin se meni myös huonosti. Olen aikeissa rakentaa omaa ja jos minun on rakennettava se taistelulaivan käyttämiseksi, olkoon niin.
Toinen asia, jonka olen huomannut, vaihtovirtageneraattorissa käytetyt laminaatit ovat huomattavasti paksumpia kuin sähkömoottoreissa käytetyt. 18-napainen käämitys ja moottoriteillä toimiva moottori tarkoittaa paljon suurempaa taajuutta ja paljon enemmän pyörrevirtoja raudassa. Mikä olisi vaikutus näihin pyörrevirtoihin, jos käytetään sarjasäätölaitetta, joka sallisi jännitteen nousta jopa 70 volttiin (RMS)? Lisääkö tämä pyörrevirrat silitysraudan ylikuumenemiseen saakka ja aiheuttaako vahinkoa laturin käämeille? Jos näin on, olisi järkevää olla sallimatta jännitteen nousua yli 14 voltin, mutta minulla on silti 20 ampeeria generaattorista 1500 rpm: llä.

Minä:

Kiitos! Kyllä, sinun on päästävä eroon korkeasta jännitteestä, joka saattaa aiheuttaa valtavan paineen laturin käämitykselle, paras tapa on siirtää se raskaiden MOSFET-laitteiden läpi jäähdytyselementissä
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Itse asiassa en ole läheskään yhtä huolestunut jännitteen vaikutuksista käämeihin. Ne näyttävät olevan päällystetty poly-Armor-vinyylillä, jota käytetään myös satunnaisissa haavastattoreissa, jotka toimivat 480 voltilla. Olen paljon enemmän huolissani laminointien pyörrevirtojen lämmöstä, koska ne ovat niin paksuja. Täällä osavaltioissa, 60 Hz: n linjavirralla, moottorilaminointien paksuus on murto-osa siitä, mitä ne ovat laturissa. Tienopeudella laturin taajuus voi olla 1,2 Khtz tai korkeampi. Muissa sovelluksissa se vaatisi ferriittisydämen pyörrevirtojen eliminoimiseksi.
Yritän ymmärtää pyörrevirtojen roolia tässä sovelluksessa. Kun kierrosluku kasvaa, kasvaa myös taajuus ja pyörrevirrat. Loiskuormitus syntyvän jännitteen tasoittamiseksi? Keino tasoittaa suurella kierrosluvulla muodostettu virta? Kuinka paljon lämpöä se tuottaa? Tarpeeksi polttaa käämitys suurella kierrosluvulla?
Moottorin sisäpuolella ymmärrän moottoriöljyn käyttämistä jäähdyttämään kokoonpanoa, vauhtipyörän keskipakovoimalla ja sen sisällä olevilla käämeillä, en kuitenkaan voi kuvitella mitään todellista öljymäärää pääsemässä niihin jäähdytykseen.
Suurin jännite, jonka olen voinut lukea, on 70 volttia RMS. Se ei riitä kaareutumaan langan PAV-pinnoitteen läpi, ellei lämpö muutu liikaksi. Kuitenkin, kun siirretään ylimäärä maahan, onko vasta-EMF, joka vastustaa pyörivien magneettien magneettikenttää? Ja jos on, kuinka tehokas se on?

Minä:

Kyllä, taajuuden lisääntyminen lisää enemmän pyörrevirtaa rautapohjaisessa ytimessä ja lisää lämpöä. Olen lukenut, että shunttiohjausmenetelmä on hyvä moottoripohjaisille generaattoreille, mutta tämä tarkoittaa myös lisääntynyttä laturin pyörän ja Onko ajoneuvon tuulettimen jäähdytys vaihtoehto? puhaltimen virta voidaan saavuttaa itse laturista.

Leonard:

Pelkään, että jäähdytyspuhallin ei ole vaihtoehto laturille. Se on asennettu moottorin sisäpuolelle, ja minun Vulcanissani on kaksi alumiinista tehtyä suojusta. (Laturin käämityksen vaihtaminen tarkoittaa moottorin irrottamista moottoripyörästä.) En näe keinoa vähentää pyörrevirtoja, koska ne ovat vauhtipyörän sisällä pyörivien magneettien aiheuttama. Pystyn kuitenkin vähentämään maadoitettua virtaa nostamalla shuntin jännitteen 24 volttiin ja seuraamalla sitä sarjasäätimellä, joka on asetettu 14 volttiin. Laturia testattaessa en näe kovaa EMF-laskurin vaikutusta oikosulkuvirran vähentämisessä. Voin ladata laturin 30 ampeeriin, ja oikosulkemalla johtimet, luin silti 29 ampeeria.
Kuitenkin, jos pyörrevirtoja käytetään loiskuormana jännitteen ja virran tasoittamiseksi suurilla kierrosluvuilla, se näyttää olevan melko tehokasta. Kun avoimen piirin jännite saavuttaa 70 volttia (RMS), se ei nouse korkeammalle, vaikka moottorin kierrosluku kaksinkertaistuu. 20 ampeerin vaihtaminen maahan (kuten tehtaan säätimet tekevät), lisää käämin lämpöä pyörrevirtojen lisäksi. Pienentämällä virtaa käämien läpi, myös käämien tuottamaa lämpöä tulisi vähentää. Se ei vähennä pyörrevirtoja, mutta sen pitäisi vähentää laturin tuottamaa kokonaislämpöä, toivottavasti säilyttäen käämityksen eristys.
Ottaen huomioon käämien päällysteen, en ole läheskään yhtä huolestunut syntyvästä jännitteestä. Olen työskennellyt vuosien ajan sähkömoottoreiden uudistamisessa ja tiedän, että HEAT on eristeen pahin vihollinen. Eristyksen laatu heikkenee käyttölämpötilan noustessa. Ympäristön lämpötilassa PAV-pinnoite voi pitää 100 volttia käännöksen. Mutta nosta tätä lämpötilaa 100 C: lla, eikä se välttämättä.
Olen myös utelias. Sähkömoottorit käyttävät terässeosta, jossa on 3% piitä, vähentämään raudan magneettikentän kääntymisen vastustuskykyä. Sisältävätkö ne sen laminointiinsa vai jättävätkö pii pois jännitteen ja virran kasvun vähentämiseksi edelleen suurilla kierrosluvuilla? Se ei lisää lämpöä, mutta vähentää raudan hyötysuhdetta, sitä suurempi kierrosluku. Lisäämällä magneettikentän kääntymisen vastustuskykyä sydämessä magneettikenttä ei välttämättä tunkeudu niin syvälle ytimeen, ennen kuin sitä vaaditaan peruuttamaan. Joten mitä korkeampi kierrosluku on, sitä vähemmän magneettikenttä tunkeutuu. Pyörrevirrat voivat edelleen vähentää tunkeutumista.

Minä:

Analyysisi on järkevää ja näyttää erittäin teknisesti järkevältä. Koska olen pohjimmiltaan elektroniikkakaveri, sähkötietoni eivät ole kovin hyviä, joten moottorin sisäisen toiminnan ja muutosten ehdottaminen voi olla vaikeaa minulle. Mutta kuten sanoit viimeisissä lauseissasi rajoittamalla magneettista viilaa, pyörrevirta voidaan estää pääsemästä syvälle. Yritin etsiä asiaa, mutta en löytänyt mitään hyödyllistä toistaiseksi!

Leonard:

Joten, kun olen työskennellyt sähkömoottoreiden kanssa 13 vuotta, onko sinulla pieni haitta? Opinnot ovat olleet myös elektroniikan parissa, ja niin oli koko työni, kunnes huomasin, että voisin ansaita enemmän rahaa moottoreilla työskentelemällä. Tämä tarkoitti myös sitä, että en pysynyt integroitujen piirien mukana, ja MOSFETit olivat herkkiä pieniä asioita, jotka voitiin nopeasti puhaltaa pienimmällä staattisella latauksella. Joten elektroniikan osalta minulla on minua epäedullisessa asemassa. En kyennyt pysymään mukana uudessa kehityksessä.
On mielenkiintoista, että en ole löytänyt paljon tietojani yhdestä paikasta. Tavallaan ikään kuin mikään käsitteistä ei liity toisiinsa. Kuitenkin, kun ne kaikki kootaan yhteen, he alkavat olla järkeviä. Mitä korkeampi taajuus, sitä vähemmän käännöksiä tarvitaan saman induktiivisen reaktanssin saamiseksi. Joten mitä korkeampi kierrosluku on, sitä vähemmän tehokas magneettikenttä tulee. Se on suunnilleen ainoa tapa, jolla he voivat pitää tuotoksen vakiona, kun lähtö saavuttaa 70 voltin.
Mutta kun tarkastelen oskilloskoopin mallia, en ole vaikuttunut. Millisekunnin latausaika, jota seuraa 6-8 millisekuntia maadoitettua lähtöä. Voisiko tämä olla miksi moottoripyörän akut eivät kestä kauan? Kuusi kuukautta vuoteen, kun taas autojen akut kuluvat vähintään viisi vuotta. Siksi päätän 'leikata' jännitetason maahan korkeammalla jännitteellä, ja leikkaus on vakio. Sarjan säädin noudattaa tasaista latausnopeutta sen mukaan, mitä akku, valot ja piirit tarvitsevat. Suunnittelemalla se sitten käsittelemään 50 ampeeria, minun ei pitäisi koskaan joutua vaihtamaan säätäjää uudestaan.
Työskentelen 50 ampeerin luokituksella, mutta uskon, että käyttämällä 'leikkuria' Amperagen tulisi olla huomattavasti alle 20 ampeeria maahan. Ehkä jopa neljä ampeeria. Sitten sarjan säädin sallii (noin) seitsemän ampeeria akulle, valoille ja moottoripiireille. Kaikki hyvin komponenttien teholuokan sisällä eikä riittävästi jännitettä käämitysten päällystyksen haastamiseksi.
Kirjoitit erittäin hyvän artikkelin shunttiohjaimista, mutta 25 A on liian pieni sovellukselleni. Silti se on hyvä inspiraatio.

Minä:

Kyllä, oikein, 1/6: n käyttöjakso ei lataa akkua kunnolla. Mutta tämä voidaan ratkaista helposti silta-tasasuuntaajan ja suuren suodatinkondensaattorin avulla, mikä varmistaa, että akku saa tarpeeksi tasavirtaa tehokkaaseen lataamiseen. Olen iloinen siitä, että pidin artikkelistani. 25 ampeerin rajaa voidaan kuitenkin helposti päivittää lisäämällä MOSFET-vahvistimen teknisiä tietoja. Tai voidaan lisätä useita laitteita rinnakkain.

Leonard:

Samaan aikaan yritän pitää kaiken kompaktina, jotta se mahtuisi huoneeseen, jotta suuresta suodatinkondensaattorikondensaattorista tulee ongelma. Sitä ei myöskään tarvita, jos kaikki kolme vaihetta leikataan sillan tasasuuntaajan jälkeen. Kaikki aaltoilu on leikattu pois, ja sarjan säädin ylläpitää 100%: n latausaikaa.
Piirisi ylläpitää myös 100%: n latausaikaa, mutta virta, jonka maadoitat maahan, on paljon suurempi, koska leikkaat sitä akun jännitteellä.

Kuten aaltomuodoista näkyy, kondensaattoria ei pitäisi tarvita. Mutta leikkaamalla korkeammalla tasolla, maadoitetun virran tulisi olla pienempi. Sitten jännitteen pudottaminen sarjasäätimen yli ei saisi vahingoittaa mitään. Akun pitäisi olla yli tarpeeksi pitämään akku ladattuna.
Yksi huomio. Lyijy / happoakun optimaalinen latausjännite on itse asiassa 13,7 volttia. Akun pitäminen 12 voltin jännitteellä ei välttämättä anna akkua tarpeeksi moottorin käynnistämiseksi. Ja piirini on alustava, ja sitä voidaan edelleen muuttaa.

Tehdas näyttää melkein primitiiviseltä, kuten se toimii. Niiden piiri lataa akkua, kunnes se saavuttaa liipaisutason. sitten se siirtää kaikki virrat maahan, kunnes akku laskee liipaisutason alapuolelle. Tuloksena on aaltomuoto, jolla on lyhyt, voimakas purske, joka voi olla jopa 15 ampeeria. (En mitannut sitä) Sitä seurasi pidempi viiva, jossa oli pieni alaspäin suuntautuva kaltevuus, ja toinen puhkesi.
Olen nähnyt autojen akkujen kestävän 5-10 vuotta tai kauemmin. Lapsena maatilalla isäni muutti yhden vanhoista traktoreista kuudesta voltista 12 voltin järjestelmään auton laturilla. Viisitoista vuotta myöhemmin sama akku oli vielä käynnistämässä traktoria. Koulussa, jossa työskentelen (Opettaa moottoripyöräturvallisuutta), kaikki paristot on vaihdettava vuoden kuluessa. MIKSI ? ? ? Ainoa asia, jonka olen keksinyt, on latausjärjestelmä. Suurimmalle osalle akuista, joiden kanssa olen työskennellyt, on luokiteltu vain 2 ampeerin latausnopeus. Akun napoihin lyhytaikaisia ​​purkauksia käytettäessä jopa 70 volttia, 30 ampeeria, voi aiheuttaa sisäisiä vaurioita ja lyhentää akun käyttöikää. Varsinkin paristoissa, joissa ei voi tarkistaa nestetasoja. Ainoa ongelma akussa voi olla nestetaso, mutta siihen ei voi tehdä mitään. Jos pystyn tarkistamaan ja ylläpitämään nestetasoja, akun käyttöikä pidentyy huomattavasti.
Laturista tulevat johtimet olisivat metrinen vastaavuus # 16. AWG-taulukon mukaan se on hyvä 3,7 ampeeria voimajohtona ja 22 ampeeria alustan johdotuksessa. 30 ampeerin vaihtovirtageneraattorilla, jossa on shunttisäädin? Shunt-tason ja ampeerin tulisi olla käänteinen suhde, joten leikkaamalla jännite puoleen, minun pitäisi vähentää ampeeria merkittävästi. Tarkasteltaessa korjattua aaltomuotoa EMF: n korkein pitoisuus on alaosassa. Logiikka ehdottaa, että virta pienennetään murto-osaan. Saan tietää, kun otan sen käyttöön.
1500cc: n moottorissa en aio huomata moottorin vähentynyttä vetovoimaa, mutta polttoainetalouteni saattaa parantua. Ja muistan, kun he aloittivat ensimmäisen kerran kiinteän tilan säätimet autogeneraattoreille, maaginen luku oli 13,7 volttia. Suunnittelin kuitenkin asettaa sarjasäätimen noin 14,2 volttiin. Liian korkea ja neste haihtuu nopeammin. Olit paljon avulias kuin tiedät. Alun perin minulla oli kuusi erilaista virtapiiriä, joita harkitsin ja aioin leikata ne kaikki. Artikkelisi eliminoi viisi niistä, joten saan säästää huomattavasti aikaa ja keskittyä vain yhteen. Se säästää minulle paljon työtä. Siksi on erittäin hyvä aika ottaa sinuun yhteyttä.
Sinulla on lupa kokeilla kaaviota ja nähdä mitä keksit. Eri foorumeilla luen, missä monet ihmiset puhuvat sarjasäätimiin menemisestä, toiset varoittavat liian suuresta jännitteestä, joka tuhoaa langan eristetyn pinnoitteen. Epäilen, että onnellinen väliaine voi olla molempien järjestelmien yhdistelmä, mutta se ei vaihda koko lähtöä maahan. Piiri on edelleen yksinkertainen, vain vähän komponentteja, mutta ei arkaainen.
Kiitos paljon ajastasi ja huomiosi. Yksi teknisen tiedon lähteistäni on: OCW.MIT.EDU Olen käynyt siellä muutama vuosi insinöörikursseja. Et saa mitään luottoa niiden tekemisestä, mutta se on myös täysin ilmainen.