3 상 오토바이 전압 조정기 회로

이 게시물에서는 대부분의 이륜차에서 배터리 충전 전압을 제어하는 ​​데 사용할 수있는 PWM 제어 간단한 3 상 모터 사이클 전압 조정기 회로 목록에 대해 설명합니다. 이 아이디어는 주니어 씨가 요청했습니다.

기술 사양

안녕하세요 제 이름은 브라질에 살고 있으며 제조 및 복구 레귤레이터 정류기 오토바이 전압과 협력하고 도움을 주시면 감사하겠습니다. 오토바이 용 3 상 MOSFET 레귤레이터 회로가 필요합니다. 엔트 레다 전압 80-150V, 해당하는 최대 25A, 최대 소비 시스템의 300 와트,

나는 돌아 오기를 기다린다
에.
후진

디자인

제안 된 모터 사이클 용 3 상 모터 사이클 전압 레귤레이터 회로는 아래 다이어그램에서 확인할 수 있습니다.

회로도는 이해하기 쉽습니다.

교류 발전기의 3 상 출력은 3 개의 전력 트랜지스터에 순차적으로 적용됩니다. 기본적으로 단락 장치처럼 작동 교류 발전기 전류.

우리가 작동하는 동안 교류 발전기 권선은 거대한 역 EMF에 노출되어 권선의 절연 덮개가 찢어져 영구적으로 파괴 될 수 있습니다.

단락 또는 접지 단락 방법을 통해 교류 발전기 전위를 조절하면 역효과를 일으키지 않고 교류 발전기 전위를 제어 할 수 있습니다.

션팅 기간의 타이밍은 여기에서 중요하며 최종적으로 정류기와 충전중인 배터리에 도달 할 수있는 전류의 크기에 직접적인 영향을 미칩니다.

아주 간단한 방법 분로 기간 제어 다이어그램에 표시된 것처럼 교류 발전기의 3 권선에 연결된 3 개의 BJT의 전도를 제어하는 ​​것입니다.

Mosfets는 BJT 대신 사용할 수도 있지만 BJT보다 비용이 많이들 수 있습니다.

이 방법은 간단한 555 IC PWM 회로.

IC의 pin3에서 출력되는 가변 PWM 출력은 BJT의베이스에 적용되며, 이는 PWM 듀티 사이클에 따라 제어 된 방식으로 전도됩니다.

관련 냄비 IC 555 회로 충전중인 배터리에 대한 정확한 평균 RMS 전압을 얻기 위해 적절하게 조정합니다.

MOSFET을 사용하는 3 상 모터 사이클 전압 조정기 회로에 표시된 방법은 동일한 결과를 얻기 위해 단일 교류 발전기에 대해 동일하게 구현할 수 있습니다.

피크 전압 조정

연결된 배터리의 안전한 충전 전압 수준을 유지하기 위해 다음 다이어그램에 따라 위의 회로에 피크 전압 조정 기능이 포함될 수 있습니다.

알 수 있듯이 IC 555의 접지선은 교류 발전기의 피크 전압에 의해베이스가 제어되는 NPN BC547에 의해 전환됩니다.

피크 전압이 15V를 초과하면 BC547은 IC 555 PWM 회로를 전도하고 활성화합니다.

이제 MOSFET은 PWM 듀티 사이클에 의해 결정된 속도로 교류 발전기에서 접지로 초과 전압을 전도하고 션트하기 시작합니다.

이 프로세스는 교류 발전기 전압이이 임계 값을 초과하는 것을 방지하여 배터리가 과충전되지 않도록합니다.

트랜지스터는 BC547이고 pin5 커패시터는 10nF입니다.

오토바이 배터리 충전 시스템

아래에 제시된 두 번째 디자인은 모터 사이클의 3 상 충전 시스템을위한 정류기와 레귤레이터입니다. 정류기는 전파이고 레귤레이터는 션트 형 레귤레이터입니다.

게시자 : Abu Hafss

오토바이의 충전 시스템은 자동차의 충전 시스템과 다릅니다. 자동차의 전압 교류 발전기 또는 발전기는 조절하기 쉬운 전자석 유형입니다. 반면 오토바이의 발전기는 영구 자석 유형입니다.

교류 발전기의 전압 출력은 RPM에 정비례합니다. 즉, 높은 RPM에서 교류 발전기는 50V 이상의 고전압을 생성하므로 전체 전기 시스템과 배터리를 보호하기 위해 조정기가 필수적입니다.

고속으로 달리지 않는 일부 소형 자전거 및 삼륜차는 전파 정류를 수행하는 6 개의 다이오드 (D6-D11) 만 있습니다. 그들은 규제가 필요하지 않지만 이러한 다이오드는 높은 암페어 등급이며 작동 중에 많은 열을 발산합니다.

적절하게 조절 된 충전 시스템이있는 자전거에서는 일반적으로 션트 유형 조절이 사용됩니다. 이것은 AC 파형의 한 사이클 동안 교류 발전기의 권선을 단락시킴으로써 수행됩니다. SCR 또는 때로는 트랜지스터가 각 위상에서 션팅 장치로 사용됩니다.

회로도

회로 작동

네트워크 C1, R1, R2, ZD1, D1 및 D2는 전압 감지 회로를 형성하며 약 14.4V에서 트리거하도록 설계되었습니다. 충전 시스템이이 임계 전압을 통과하자마자 T1이 전도를 시작합니다.

이것은 전류 제한 저항 R3, R5 및 R7을 통해 3 개의 SCR S1, S2 및 S3의 각 게이트에 전류를 보냅니다. D3, D4 및 D5는 게이트를 서로 분리하는 데 중요합니다. R4, R6 및 R8은 T1에서 발생할 수있는 누출을 제거하는 데 도움이됩니다. S1, S2 및 S3는 일반 방열판을 사용하는 경우 운모 절연체를 사용하여 방열 및 절연되어야합니다.

정류기의 경우 세 가지 옵션이 있습니다.

a) 6 개의 자동차 다이오드

b) 3 상 정류기 1 개

c) 두 개의 브리지 정류기

모두 최소 15A 정격이고 방열판이어야합니다.

자동차 용 다이오드는 양극 본체 또는 음극 본체의 두 가지 유형이므로 그에 따라 사용해야합니다. 그러나 그들은 방열판에 접촉하기가 거의 어려울 수 있습니다.

2 개의 브리지 정류기 사용

두 개의 브리지 정류기를 사용하는 경우 그림과 같이 사용할 수 있습니다.

브리지 정류기

자동차 다이오드

3 상 정류기

브리지 정류기

오토바이 분로 조정을 통한 효율적인 배터리 충전

열렬한 연구자 / 엔지니어 인 Mr Leoneard와 저 사이의 다음 이메일 대화는 오토바이 션트 레귤레이터의 단점과 한계에 관한 매우 흥미로운 사실을 배우는 데 도움이됩니다. 또한 개념을 효과적이고 저렴한 디자인으로 업그레이드하는 방법을 아는데도 도움이됩니다.

Leonard :

흥미로운 회로가 있지만 .....
내 오토바이에는 30A 교류 발전기가 있는데, RMS이고 최고치는 43.2A입니다. 25Amp 회로는 오래 지속되지 않을 것입니다.
하나.....
제안한 정류기 대신 SQL50A는 1,000 볼트에서 50A로 평가됩니다. 3 상 정류기 모듈이며 45 암페어 피크를 처리하는 데 문제가 없습니다. (두 가지가 있습니다.)
이는 또한 SCR이 해당 암페어를 처리해야하고 RMS 전류가 40A (520A까지 비 반복적 인 서지) 인 세 개의 HS4040NAQ2가이를 잘 처리해야 함을 의미합니다. 물론, 그들은 꽤 건강한 방열판과 좋은 공기 흐름이 필요합니다.
제어 회로가 그대로 작동해야한다고 생각합니다.
나는 지난 3 개월 동안 3 개의 레귤레이터를 교체했고, 나쁘게도 좋은 돈을 던지려고 시도하고 있습니다. 마지막 하나도 총 10 초 동안 지속되었습니다. 나는 내 자신의 것을 만들려고하는데 전함을 강화하기 위해 그것을 만들어야한다면 그렇게하라.
또 다른 사실은 알터네이터에 사용 된 라미네이션이 전기 모터에 사용되는 라미네이션보다 상당히 두껍다는 것입니다. 18 극 권선과 고속도로 속도로 작동하는 엔진은 다리미에 훨씬 더 높은 주파수와 훨씬 더 많은 와전류를 의미합니다. 전압을 70V (RMS)까지 높이는 직렬 레귤레이터를 사용하면 와전류에 어떤 영향을 미칠까요? 이로 인해 철이 과열 될 정도로 와전류가 증가하고 교류 발전기의 권선이 손상 될 위험이 있습니까? 그렇다면 전압이 14 볼트 이상이되지 않도록하는 것이 합리적이지만, 1500RPM에서 교류 발전기에서 20A를 여전히 낼 수 있습니다.

나는:

감사합니다! 예, 발전기 권선에 큰 압력을 가할 수있는 고전압을 제거해야합니다. 가장 좋은 방법은 히트 싱크의 헤비 듀티 MOSFET을 통해 션트하는 것입니다.
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard :

사실 저는 권선에 대한 전압의 영향에 대해 거의 걱정하지 않습니다. 480V에서 작동하는 무작위 권선 고정자에도 사용되는 Poly-Armor Vinyl로 코팅 된 것으로 보입니다. 나는 라미네이션의 와전류에서 발생하는 열이 너무 두껍기 때문에 훨씬 더 걱정됩니다. 여기 미국에서 60 htz 라인 전류를 사용하는 모터 라미네이션의 두께는 교류 발전기에있는 것의 일부입니다. 도로 속도에서 교류 발전기의 주파수는 1.2 Khtz 이상이 될 수 있습니다. 다른 응용 분야에서는 와전류를 제거하기 위해 페라이트 코어가 필요합니다.
이 애플리케이션에서 와전류의 역할을 이해하려고합니다. RPM이 증가하면 주파수도 증가하고 와전류도 증가합니다. 생성 된 전압을 평준화하기위한 기생 부하? 높은 RPM에서 생성 된 전류를 평준화하는 수단? 얼마나 많은 열이 발생합니까? 높은 RPM에서 권선을 태울 정도로 충분합니까?
엔진 내부에 위치하여 어셈블리를 냉각하기 위해 엔진 오일을 사용하는 것을 이해할 수 있지만, 플라이휠의 원심력과 그 내부에있는 권선으로 냉각을 위해 실제 양의 오일이 도달하는 것을 상상할 수 없습니다.
내가 읽을 수 있었던 최고 전압은 70V RMS입니다. 열이 과도하지 않는 한 전선의 PAV 코팅을 통해 아크를 발생 시키기에는 충분하지 않습니다. 그러나 초과분을 접지로 분로시킬 때 회전하는 자석의 자기장에 반대하는 카운터 EMF가 있습니까? 그렇다면 얼마나 효과적입니까?

나는:

예, 주파수가 증가하면 철 기반 코어에서 더 많은 와전류가 발생하고 열이 증가합니다. 션트 제어 방법이 모터 기반 발전기에 적합하다는 것을 읽었지만 이것은 또한 발전기 휠의 부하 증가를 의미합니다. 차량의 연료 소비량 증가 팬 냉각 옵션이 있습니까? 팬의 전류는 발전기 자체에서 액세스 할 수 있습니다.

Leonard :

냉각 팬은 발전기의 옵션이 아닌 것 같습니다. 엔진 내부와 Vulcan에는 알루미늄 커버가 두 개 있습니다. (알터네이터 와인딩을 교체한다는 것은 모터 사이클에서 엔진을 제거하는 것을 의미합니다.) 와전류를 줄이는 방법은 보이지 않습니다. 플라이휠 내부에서 회전하는 자석에 의해 유도됩니다. 그러나 션트의 전압을 24V로 올린 다음 직렬 레귤레이터를 14V로 설정하여 접지로 션트되는 전류를 줄일 수 있습니다. 교류 발전기를 테스트 할 때 역기전력이 단락 전류를 줄이는 데 큰 영향을 미치지는 않습니다. 교류 발전기를 30A까지로드 할 수 있으며 리드를 단락 시켜도 29A를 읽습니다.
그러나 와전류를 기생 부하로 사용하여 높은 RPM에서 전압과 전류를 평준화하면 상당히 효과적 일 것 같습니다. 개회로 전압이 70V (RMS)에 도달하면 엔진 RPM이 두 배가 되어도 더 이상 올라가지 않습니다. 20A를 접지 (공장 조정기에서 수행)로 분로하면 와전류와 함께 권선의 열이 증가합니다. 권선을 통과하는 전류를 줄임으로써 권선에서 발생하는 열도 줄여야합니다. 이는 와전류를 감소 시키지는 않지만 교류 발전기에서 생성되는 전체 열을 줄여 권선 절연을 보존해야합니다.
권선의 코팅을 고려할 때 생성되는 전압에 대해 거의 걱정하지 않습니다. 수년간 전기 모터 재건 작업을해온 저는 HEAT가 단열재의 최악의 적이라는 것을 알고 있습니다. 작동 온도가 상승하면 절연의 품질이 저하됩니다. 주변 온도에서 PAV 코팅은 100 볼트 '턴투 턴'을 유지할 수 있습니다. 하지만 그 온도를 100 ° C까지 올리면 안 될 수도 있습니다.
나도 궁금하다. 전기 모터는 3 % 실리콘이 함유 된 강철 합금을 사용하여 철 내부의 자기장 반전에 대한 저항을 줄입니다. 높은 RPM에서 전압과 전류의 증가를 더 줄이기 위해 라미네이션에 포함하거나 실리콘을 생략합니까? 열을 가중 시키지는 않지만 다리미의 효율을 떨어 뜨릴수록 RPM이 높아집니다. 코어의 자기장 반전에 대한 저항을 증가시킴으로써 자기장이 반전되기 전에 코어에 깊이 침투하지 못할 수 있습니다. 따라서 RPM이 높을수록 자기장의 침투가 적습니다. 와전류는 침투를 더욱 감소시킬 수 있습니다.

나는:

귀하의 분석은 의미가 있으며 기술적으로 매우 건전한 것처럼 보입니다. 기본적으로 전자 공학자이기 때문에 전기 지식이별로 좋지 않으므로 모터 내부 작동 및 수정을 제안하는 것이 어려울 수 있습니다. 그러나 마지막 문장에서 자기장을 제한하여 말했듯이 와전류가 깊숙이 들어가는 것을 방지 할 수 있습니다. 이 문제에 대해 검색을 시도했지만 지금까지 유용한 정보를 찾지 못했습니다!

Leonard :

그래서 13 년 동안 전기 모터로 일해 왔는데 약간 불리한 점이 있습니까? 비록 제 공부도 전자 공학이었고, 모터로 더 많은 돈을 벌 수 있다는 것을 알기 전까지는 제 모든 일이 그랬습니다. 그것은 또한 내가 집적 회로를 따라 가지 못했다는 것을 의미했고, MOSFET은 아주 작은 정전기로 빠르게 날아갈 수있는 섬세한 작은 것들이었다. 그래서 전자 제품에 관해서는 저를 불리하게 여깁니다. 나는 새로운 발전을 따라갈 수 없었습니다.
한곳에서 많은 정보를 찾을 수 없었던 것이 흥미 롭습니다. 어떤 개념도 서로 관련이없는 것처럼 보입니다. 그러나 그것들을 모두 합치면 이해되기 시작합니다. 주파수가 높을수록 동일한 유도 리액턴스를 얻는 데 필요한 턴 수가 적습니다. 따라서 RPM이 높을수록 자기장은 덜 효과적입니다. 출력이 70V에 도달하면 출력을 일정하게 유지할 수있는 유일한 방법입니다.
그러나 오실로스코프의 패턴을 보면 인상적이지 않습니다. 충전 시간은 밀리 초이고 접지 된 출력은 6 ~ 8 밀리 초입니다. 이것이 오토바이 배터리가 오래 지속되지 않는 이유일까요? 6 개월에서 1 년, 자동차 배터리는 5 년 이상 지속됩니다. 이것이 내가 더 높은 전압에서 접지에 전압 레벨을 '클립'하고 클리핑이 일정하게 유지되는 이유입니다. 배터리, 조명 및 회로에 필요한 것에 따라 일정한 충전 속도를 유지하기 위해 직렬 레귤레이터가 뒤 따릅니다. 그런 다음 50A를 처리하도록 설계하면 다시는 레귤레이터를 교체 할 필요가 없습니다.
50A 정격으로 작업하고 있지만 '클리퍼'를 사용하면 암페어가 접지에 대해 20A보다 상당히 낮아야합니다. 아마 4A 정도로 낮을 것입니다. 그런 다음 시리즈 레귤레이터는 배터리, 조명 및 엔진 회로에 대해 (대략) 7A를 허용합니다. 구성 요소의 와트 정격 이내이며 권선 코팅에 도전 할 수있는 전압이 충분하지 않습니다.
션트 레귤레이터에 대한 매우 좋은 기사를 작성했지만 25A는 내 애플리케이션에 비해 너무 작습니다. 그래도 좋은 영감입니다.

나는:

예, 1/6의 듀티 사이클은 배터리를 제대로 충전하지 못합니다. 그러나 이것은 브리지 정류기와 대형 필터 커패시터를 통해 쉽게 해결할 수 있으므로 배터리가 효과적인 충전을 위해 충분한 DC를 확보 할 수 있습니다. 그러나 25Amp 제한은 MOSFET 앰프 사양을 높이면 쉽게 업그레이드 할 수 있습니다. 또는 병렬로 더 많은 장치를 추가 할 수 있습니다.

Leonard :

동시에 사용 가능한 공간에 맞게 모든 것을 컴팩트하게 유지하려고 노력하고 있으므로 대형 필터 커패시터 커패시터가 문제가됩니다. 브리지 정류기 이후에 3 상이 모두 클리핑되는 경우에도 필요하지 않습니다. 모든 리플이 차단되고 시리즈 레귤레이터는 100 % 충전 시간을 유지합니다.
회로도 100 % 충전 시간을 유지하지만 배터리 전압에서 클리핑되기 때문에 접지로 분로하는 전류가 훨씬 더 높아집니다.

파형에서 볼 수 있듯이 커패시터가 필요하지 않아야합니다. 그러나 더 높은 레벨에서 클리핑하면 접지로 분로되는 전류가 낮아야합니다. 그런 다음 직렬 레귤레이터의 전압을 강하해도 아무 문제가 없습니다. 배터리를 계속 충전하기에 충분해야합니다.
하나의 메모. 납 / 산 배터리의 최적 충전 전압은 실제로 13.7V입니다. 12V로 유지하면 배터리가 엔진을 시동하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 그리고 내 회로는 예비 적이며 여전히 변경 될 수 있습니다.

공장은 작동 방식이 거의 원시적으로 보입니다. 그들의 회로는 트리거 레벨에 도달 할 때까지 배터리를 충전합니다. 그런 다음 배터리가 트리거 레벨 아래로 떨어질 때까지 모든 전류를 접지로 분류합니다. 결과적으로 15A까지 높을 수있는 짧고 거친 충전 버스트가있는 파형이 생성됩니다. (나는 그것을 측정하지 않았다) 약간 하향 경사가있는 긴 선과 또 다른 파열이 이어졌다.
자동차 배터리가 5 년에서 10 년 이상 지속되는 것을 보았습니다. 농장에서 어렸을 때 아버지는 자동차의 교류 발전기를 사용하여 오래된 트랙터 중 하나를 6 볼트에서 12 볼트 시스템으로 전환했습니다. 15 년이 지난 지금도 같은 배터리가 트랙터를 시작했습니다. 함께 일하는 학교 (오토바이 안전 교육)에서 모든 배터리는 1 년 이내에 교체해야합니다. 왜 ? ? ? 제가 생각 해낼 수 있었던 유일한 것은 충전 시스템입니다. 내가 작업 한 대부분의 배터리는 2A의 충전 속도로만 평가되며, 최대 70V, 30A까지 가능하며 짧은 버스트를 위해 배터리 단자에 적용하면 내부 손상을 일으키고 배터리 수명이 단축 될 수 있습니다. 특히 수위를 확인할 수없는 배터리의 경우. 배터리의 유일한 문제는 액체 수준 일 수 있지만 이에 대해 할 수있는 조치가 없습니다. 유체 수준을 확인하고 유지할 수 있으면 배터리 수명이 상당히 늘어납니다.
교류 발전기에서 나오는 리드는 # 16에 해당하는 메트릭입니다. AWG 표에 따르면 전송 라인으로 3.7A, 섀시 배선으로 22A에 적합합니다. 션트 레귤레이터가있는 30Amp 교류 발전기에서? 션트 레벨과 암페어는 반비례해야하므로 전압을 반으로 잘라 암페어를 크게 줄여야합니다. 정류 된 파형을 볼 때 가장 높은 EMF 농도는 하반부에 있습니다. 논리는 전류가 분수로 줄어들 것이라고 제안합니다. 언제 사용하는지 알아 볼게요.
1500cc 엔진에서는 엔진의 항력 감소를 눈치 채지 못하지만 연비는 향상 될 수 있습니다. 그리고 저는 그들이 자동차 교류 발전기에 고체 레귤레이터를 처음 설치하기 시작했을 때 매직 넘버가 13.7 볼트였습니다. 그러나 시리즈 레귤레이터를 약 14.2V로 설정할 계획이었습니다. 너무 높으면 유체가 더 빨리 증발합니다. 당신은 당신이 아는 것보다 훨씬 더 도움이되었습니다. 원래, 고려하고 있던 6 개의 다른 회로가 있었고 각각을 브레드 보드로 만들었습니다. 당신의 기사는 그중 5 개를 제거했기 때문에 상당한 시간을 절약하고 단 하나에 만 집중할 수 있습니다. 그것은 저에게 많은 양의 작업을 절약 해줍니다. 그것은 당신에게 연락 할 시간이 아주 좋습니다.
당신은 제 회로도를 실험하고 당신이 어떤 결과를 얻었는지 볼 수 있습니다. 여러 포럼에서 많은 사람들이 직렬 레귤레이터로가는 것에 대해 이야기하고있는 곳을 읽고 있으며, 다른 사람들은 너무 높은 전압이 전선의 절연 코팅을 파괴하지 않도록주의합니다. 행복한 매체는 두 시스템의 조합 일 수 있지만 전체 출력을 접지로 전환하지는 않습니다. 회로는 구성 요소가 거의 없어 여전히 간단하지만 구식은 아닙니다.
시간과 관심에 감사드립니다. 기술 정보에 대한 내 출처 중 하나는 다음과 같습니다. OCW.MIT.EDU 저는 지금까지 몇 년 동안 그곳에서 공학 과정을하고 있습니다. 당신은 그것을 한 것에 대해 어떤 공로도 얻지 못하지만 완전히 무료입니다.