Sirkuit Regulator Tegangan Sepeda Motor 3-Fase

Postingan ini membahas daftar rangkaian regulator tegangan motor 3 fasa sederhana terkontrol PWM yang dapat digunakan untuk mengontrol tegangan pengisian aki di sebagian besar kendaraan roda dua. Ide itu diminta oleh Pak Junior.

Spesifikasi teknis

halo nama saya junior tinggal di Brazil dan bekerja dengan manufaktur dan pemulihan regulator penyearah tegangan sepeda motor dan akan sangat menghargai bantuan u, saya memerlukan rangkaian regulator mosfet tiga fasa untuk sepeda motor, tegangan entreda 80-150 volt, beton Maksimum 25A, konsumsi maksimum dari sistem 300 watt,

Saya menunggu kembali
untuk.
muda

Desain

Rangkaian regulator tegangan sepeda motor 3 fasa yang diusulkan untuk sepeda motor dapat dilihat pada diagram di bawah ini.

Skema ini agak mudah dipahami.

Output 3 fase dari alternator diterapkan secara berurutan di tiga transistor daya yang pada dasarnya bertindak seperti perangkat shunting untuk arus alternator.

Seperti yang kita semua lakukan saat beroperasi, belitan alternator dapat mengalami EMF terbalik yang besar, sampai-sampai dapat robeknya penutup isolasi belitan dan menghancurkannya secara permanen.

Pengaturan potensi alternator melalui metode shunting atau shorting to ground membantu menjaga potensi alternator tetap terkendali tanpa menimbulkan efek yang merugikan di dalamnya.

Waktu periode shunting sangat penting di sini dan secara langsung memengaruhi besarnya arus yang akhirnya dapat mencapai penyearah dan baterai yang sedang diisi.

Cara yang sangat sederhana mengendalikan periode waktu shunting adalah dengan mengontrol konduksi dari tiga BJT yang terhubung melintasi 3 belitan alternator, seperti yang ditunjukkan pada diagram.

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

Metode tersebut diimplementasikan dengan menggunakan a rangkaian IC PWM 555 sederhana.

Output PWM variabel dari pin3 IC diterapkan di seluruh basis BJT yang pada gilirannya dipaksa untuk berjalan dengan cara yang terkontrol tergantung pada siklus kerja PWM.

Panci terkait dengan Sirkuit IC 555 disetel dengan tepat untuk mendapatkan tegangan RMS rata-rata yang benar untuk baterai yang sedang diisi.

Metode yang ditunjukkan pada rangkaian pengatur tegangan sepeda motor 3 fasa menggunakan MOSFET dapat diimplementasikan secara sama untuk alternator tunggal untuk mendapatkan hasil yang identik.

Penyesuaian tegangan puncak

Fitur pengaturan tegangan puncak dapat disertakan dalam rangkaian di atas sesuai diagram berikut, untuk menjaga tingkat tegangan pengisian daya yang aman untuk baterai yang terhubung.

Seperti dapat dilihat, garis ground IC 555 diaktifkan oleh NPN BC547 yang basisnya dikendalikan oleh tegangan puncak dari alternator.

Ketika tegangan puncak melebihi 15 V, BC547 berjalan dan mengaktifkan sirkuit IC 555 PWM.

MOSFET sekarang berjalan dan mulai memangkas kelebihan tegangan dari alternator ke ground, pada tingkat yang ditentukan oleh duty cycle PWM.

Proses ini mencegah voltase alternator melebihi ambang batas ini, sehingga memastikan bahwa baterai tidak pernah terisi penuh.

Transistornya adalah BC547, dan kapasitor pin5 adalah 10nF

Sistem Pengisian Baterai Sepeda Motor

Desain kedua yang disajikan di bawah ini adalah Rectifier plus Regulator untuk sistem pengisian 3-Phase Sepeda Motor. Penyearah gelombang penuh dan regulator adalah regulator tipe shunt.

Oleh: Abu Hafss

Sistem pengisian sepeda motor berbeda dengan yang ada di mobil. Alternator atau generator tegangan pada mobil merupakan jenis elektro-magnet yang cukup mudah diatur. Sedangkan generator pada sepeda motor adalah tipe magnet permanen.

Output tegangan dari alternator berbanding lurus dengan RPM yaitu pada RPM tinggi alternator akan menghasilkan tegangan tinggi lebih dari 50V oleh karena itu, regulator menjadi penting untuk melindungi seluruh sistem kelistrikan dan juga baterai.

Beberapa sepeda kecil dan roda 3 yang tidak berjalan dengan kecepatan tinggi, hanya memiliki 6 dioda (D6-D11) untuk melakukan penyearah gelombang penuh. Mereka tidak membutuhkan pengaturan tetapi dioda tersebut memiliki nilai ampere tinggi dan menghilangkan banyak panas selama operasi.

Pada sepeda dengan sistem pengisian yang diatur dengan benar, biasanya peraturan tipe shunt digunakan. Ini dilakukan dengan memendekkan belitan alternator untuk satu siklus bentuk gelombang AC. SCR atau terkadang transistor digunakan sebagai perangkat shunting di setiap fase.

Diagram Sirkuit

Operasi Sirkuit

Jaringan C1, R1, R2, ZD1, D1 dan D2 membentuk rangkaian pendeteksi tegangan, dan dirancang untuk memicu sekitar 14,4 volt. Segera setelah sistem pengisian melewati tegangan ambang ini, T1 mulai berjalan.

Ini mengirimkan arus ke setiap gerbang dari tiga SCR S1, S2 dan S3, melalui resistor pembatas arus R3, R5 dan R7. D3, D4 dan D5 penting untuk mengisolasi gerbang satu sama lain. R4, R6 dan R8 membantu mengeringkan kemungkinan kebocoran dari T1. S1, S2 & S3 harus di-heat-sink dan diisolasi satu sama lain menggunakan insulator mika, jika menggunakan heat-sink umum.

Untuk penyearah, ada tiga opsi:

a) Enam dioda otomotif

b) Satu penyearah 3 fase

c) Dua penyearah jembatan

Semua harus diberi nilai minimal 15A dan heat-sink.

Dioda otomotif adalah dua jenis benda positif atau benda negatif karenanya, harus digunakan sesuai. Tetapi mereka mungkin agak sulit untuk dihubungi ke heat-sink.

Menggunakan Dua Penyearah Jembatan

Jika menggunakan dua penyearah jembatan, mereka dapat digunakan seperti yang ditunjukkan.

Penyearah Jembatan

Dioda otomotif

Penyearah 3 fase

Penyearah Jembatan

Pengisian Baterai yang Efisien melalui Peraturan Shunt Sepeda Motor

Percakapan email berikut antara Bapak Leoneard, seorang peneliti / insinyur yang rajin dan saya, membantu kami mempelajari beberapa fakta yang sangat menarik mengenai kelemahan dan batasan regulator shunt sepeda motor. Ini juga membantu kita untuk mengetahui bagaimana meningkatkan konsep menjadi sebuah desain yang efektif namun murah.

Leonard:

Anda memiliki sirkuit yang menarik, tapi .....
Sepeda motor saya memiliki alternator 30 amp, yang saya yakin RMS, dan puncaknya pada 43,2 Amps. Sirkuit 25 Amp Anda sepertinya tidak akan bertahan lama sama sekali.
Namun.....
Di tempat penyearah yang Anda sarankan, SQL50A diberi peringkat 50 Amps pada 1.000 Volt. Ini adalah modul penyearah 3-fase, dan seharusnya tidak ada masalah dalam menangani puncak 45 amp. (Saya punya dua di tangan.)
Itu juga berarti SCR harus menangani Amperage itu dan tiga HS4040NAQ2 dengan arus RMS 40 Amps (lonjakan non-repetitif hingga 520 Amps) harus menanganinya dengan cukup baik. Tentu saja, mereka membutuhkan heatsink yang cukup sehat dan aliran udara yang baik.
Saya pikir sirkuit kontrol harus berfungsi sebagaimana mestinya.
Saya telah mengganti 3 regulator dalam tiga bulan terakhir dan saya akan mencoba membuang uang baik setelah buruk. Yang terakhir berlangsung total sepuluh detik sebelum menjadi buruk juga. Saya akan membangunnya sendiri dan jika saya harus membangunnya untuk menggerakkan kapal perang, biarlah.
Hal lain yang saya perhatikan, laminasi yang digunakan pada alternator jauh lebih tebal daripada yang digunakan pada motor listrik. Belitan 18 kutub, dan mesin yang beroperasi pada kecepatan jalan raya berarti frekuensi yang jauh lebih tinggi, dan arus eddy yang jauh lebih banyak pada setrika. Apa efeknya pada arus eddy tersebut jika menggunakan regulator seri yang memungkinkan tegangan naik hingga 70 Volt (RMS)? Apakah ini akan meningkatkan arus pusar hingga titik panas berlebihan pada setrika, dan berisiko merusak belitan alternator? Jika demikian, masuk akal untuk tidak membiarkan voltase di atas 14 Volt, tetapi saya masih memiliki 20 Amps yang berasal dari alternator pada 1500 RPM.

SAYA:

Terima kasih! Ya, Anda harus menyingkirkan tegangan tinggi yang mungkin memberi tekanan besar pada belitan alternator, cara terbaik adalah dengan memutarnya melalui MOSFET tugas berat pada heatsink
https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2012/10/shunt-3.png

Leonard:

Sebenarnya, saya tidak terlalu khawatir tentang efek tegangan pada belitan. Mereka tampaknya dilapisi dengan Poly-Armor Vinyl, yang juga digunakan dalam stator luka acak yang beroperasi pada 480 Volt. Saya jauh lebih prihatin tentang panas dari arus eddy di laminasi, karena begitu kental. Di sini, di Amerika, dengan arus saluran 60 htz, ketebalan laminasi motor adalah sebagian kecil dari apa yang ada di alternator. Pada kecepatan jalan, frekuensi dari alternator bisa 1,2 Khtz atau lebih tinggi. Dalam aplikasi lain, itu akan membutuhkan inti ferit untuk menghilangkan arus eddy.
Saya mencoba memahami peran arus eddy dalam aplikasi ini. Ketika RPM meningkat, begitu pula frekuensi, dan arus eddy juga. Sebuah beban parasit untuk meratakan tegangan yang dihasilkan? Cara meratakan arus yang dihasilkan pada RPM tinggi? Berapa banyak panas yang dihasilkannya? Cukup untuk membakar belitan pada RPM tinggi?
Terletak di dalam mesin, saya dapat memahami penggunaan oli mesin untuk mendinginkan rakitan, namun, dengan gaya sentrifugal flywheel, dan belitan yang terletak di dalamnya, saya tidak dapat membayangkan jumlah nyata oli masuk ke dalamnya untuk pendinginan.
Tegangan tertinggi yang pernah saya baca adalah 70 Volt RMS. Itu tidak cukup untuk menembus lapisan PAV pada kawat, kecuali jika panas menjadi berlebihan. Namun, dalam shunting kelebihan ke ground, Apakah ada EMF counter yang melawan medan magnet dari magnet yang berputar? Dan jika ya, seberapa efektif itu?

SAYA:

Ya, peningkatan frekuensi akan meningkatkan arus eddy pada inti berbahan besi, dan peningkatan panas. Saya telah membaca bahwa metode kontrol shunt baik untuk generator berbasis motor, tetapi ini juga berarti peningkatan beban pada roda alternator dan lebih banyak konsumsi bahan bakar oleh kendaraan. Apakah kipas pendingin merupakan pilihan? arus ke kipas dapat diakses dari alternator itu sendiri.

Leonard:

Saya khawatir kipas pendingin bukanlah pilihan untuk alternator. Yaitu dipasang internal, di dalam mesin, dan pada Vulcan saya, ada dua penutup aluminium di atasnya (Mengganti gulungan alternator berarti melepas mesin dari sepeda motor.) Saya tidak melihat cara apapun untuk mengurangi arus eddy karena mereka diinduksi oleh magnet yang berputar di dalam roda gila. Namun, saya dapat mengurangi arus shunt ke ground dengan menaikkan tegangan shunt menjadi 24 Volt, dan mengikutinya dengan regulator seri yang disetel ke 14 Volt. Dalam pengujian alternator, saya tidak melihat banyak pengaruh dari EMF counter dalam mengurangi arus hubung singkat. Saya dapat memuat alternator ke 30 Amps, dan dengan menyingkat lead, saya masih membaca 29 Amps.
Namun, jika menggunakan arus eddy sebagai beban parasit untuk meratakan tegangan dan arus pada RPM tinggi, tampaknya ini cukup efektif. Setelah tegangan sirkuit terbuka mencapai 70 Volt (RMS), tegangan sirkuit tidak akan naik bahkan saat RPM mesin digandakan. Shunting 20 Amps ke ground (seperti yang dilakukan oleh regulator pabrik), meningkatkan panas pada belitan selain arus eddy. Dengan mengurangi arus yang melalui belitan, panas yang dihasilkan oleh belitan juga harus dikurangi. Itu tidak akan mengurangi arus eddy, tetapi harus mengurangi panas keseluruhan yang dihasilkan oleh alternator, dengan harapan dapat menjaga isolasi belitan.
Mempertimbangkan lapisan pada belitan, saya hampir tidak khawatir tentang tegangan yang dihasilkan. Setelah bekerja dalam pembangunan kembali motor listrik selama bertahun-tahun, saya sadar bahwa HEAT adalah musuh terbesar dari isolasi. Kualitas insulasi berkurang dengan meningkatnya suhu operasi. Pada suhu sekitar, lapisan PAV dapat menahan 'turn-to-turn' 100 Volt. Tapi naikkan suhunya hingga 100 C, dan mungkin tidak.
Saya juga penasaran. Motor listrik menggunakan paduan baja dengan silikon 3% untuk mengurangi resistansi terhadap pembalikan medan magnet di dalam besi. Apakah mereka memasukkannya ke dalam laminasi atau menghilangkan silikon untuk lebih mengurangi peningkatan tegangan dan arus pada RPM tinggi? Ini tidak menambah panas, tetapi mengurangi efisiensi setrika, semakin tinggi RPM. Dengan meningkatkan resistansi terhadap pembalikan medan magnet di inti, medan magnet tidak dapat menembus terlalu dalam ke inti sebelum diperlukan untuk mundur. Jadi, semakin tinggi RPM, semakin kecil penetrasi medan magnet. Arus eddy selanjutnya dapat mengurangi penetrasi tersebut.

SAYA:

Analisis Anda masuk akal dan tampak sangat teknis. Karena pada dasarnya adalah orang elektronik, pengetahuan kelistrikan saya tidak terlalu baik, jadi menyarankan pengerjaan dan modifikasi internal motor mungkin sulit bagi saya. Tapi, seperti yang Anda katakan dalam kalimat terakhir Anda dengan membatasi medan magnet, arus eddy dapat dicegah untuk masuk jauh. Saya mencoba mencari tentang masalah ini tetapi tidak dapat menemukan sesuatu yang berguna sejauh ini!

Leonard:

Jadi, setelah bekerja dengan motor listrik selama 13 tahun, apakah Anda sedikit dirugikan? Meskipun, studi saya juga telah dengan elektronik, dan begitu pula semua pekerjaan saya sampai saya menemukan saya dapat menghasilkan lebih banyak uang dengan bekerja dengan motor. Itu juga berarti saya tidak mengikuti sirkuit terintegrasi, dan MOSFET adalah benda kecil halus yang dapat dengan cepat meledak dengan muatan statis sekecil apa pun. Jadi bila menyangkut elektronik, Anda membuat saya dirugikan. Saya tidak bisa mengikuti perkembangan baru.
Sangat menarik bahwa saya belum dapat menemukan banyak informasi saya di satu tempat. Seolah-olah tidak ada konsep yang terkait satu sama lain. Namun, ketika menyatukan semuanya, mereka mulai masuk akal. Semakin tinggi frekuensinya, semakin sedikit putaran yang dibutuhkan untuk mendapatkan reaktansi induktif yang sama. Jadi semakin tinggi RPM, medan magnet menjadi kurang efektif. Ini tentang satu-satunya cara mereka dapat menjaga output konstan setelah output mencapai 70 volt.
Tapi melihat pola pada osiloskop, saya tidak terkesan. Satu milidetik waktu pengisian, diikuti oleh 6 hingga 8 milidetik output yang diarde. Mungkinkah ini penyebab baterai sepeda motor tidak tahan lama? Enam bulan sampai satu tahun, sedangkan aki otomotif berlangsung selama lima tahun atau lebih. Inilah sebabnya mengapa saya memilih untuk 'memotong' level voltase ke ground pada voltase yang lebih tinggi, dan kliping itu konstan. Diikuti oleh regulator seri untuk mempertahankan laju pengisian konstan sesuai dengan yang dibutuhkan baterai, lampu, dan sirkuit. Kemudian dengan mendesainnya untuk menangani 50 Amps, saya tidak perlu mengganti regulator lagi.
Saya bekerja dengan peringkat 50 Amp, tetapi saya berharap bahwa dengan menggunakan 'pemotong', Ampere harus jauh lebih rendah dari 20 Amps ke ground. Mungkin serendah empat Amps. Kemudian regulator seri memungkinkan (kira-kira) tujuh Amps untuk baterai, lampu, dan sirkuit untuk mesin. Semua dalam nilai watt komponen dan tegangan tidak cukup untuk menantang pelapisan belitan.
Anda menulis artikel yang sangat bagus tentang regulator shunt, tetapi 25 Amps terlalu kecil untuk aplikasi saya. Tetap saja, itu inspirasi yang bagus.

SAYA:

Ya benar, duty cycle 1/6 tidak akan mengisi baterai dengan benar. Tetapi ini dapat dengan mudah diselesaikan melalui penyearah jembatan dan kapasitor filter besar, yang akan memastikan bahwa baterai mendapatkan cukup DC untuk pengisian yang efektif. Saya senang menyukai artikel saya. Namun batas 25 Amp dapat dengan mudah ditingkatkan dengan meningkatkan spesifikasi amp MOSFET. Atau mungkin dengan menambahkan lebih banyak perangkat secara paralel.

Leonard:

Pada saat yang sama, saya mencoba untuk menjaga semuanya tetap kompak agar sesuai dengan ruangan yang tersedia, sehingga kapasitor filter kapasitor menjadi masalah. Ini juga tidak diperlukan jika ketiga fase dipotong setelah penyearah jembatan. Semua riak terpotong, dan pengatur seri mempertahankan waktu pengisian 100%.
Sirkuit Anda juga mempertahankan waktu pengisian 100%, namun arus yang Anda shunt ke ground akan jauh lebih tinggi karena Anda memotongnya pada tegangan baterai.

Seperti yang Anda lihat dalam bentuk gelombang, seharusnya tidak diperlukan kapasitor. Tetapi dengan memotong pada tingkat yang lebih tinggi, arus yang dialirkan ke tanah harus lebih rendah. Kemudian, menjatuhkan tegangan pada regulator seri tidak akan melukai apa pun. Harus ada lebih dari cukup untuk menjaga baterai tetap terisi.
Satu catatan. Tegangan pengisian optimal untuk baterai timbal / asam sebenarnya 13,7 volt. Untuk menahannya pada 12 volt mungkin tidak memberi cukup baterai untuk menghidupkan mesin. Dan sirkuit saya masih pendahuluan, dan masih bisa berubah.

Pabrik itu terlihat hampir primitif, dalam cara kerjanya. Sirkuit mereka mengisi baterai hingga mencapai level pemicu. kemudian itu memangkas semua arus ke ground sampai baterai turun di bawah level pemicu. Hasilnya adalah bentuk gelombang dengan semburan singkat dan muatan yang keras yang bisa mencapai 15 Amps. (Saya tidak mengukurnya) Kemudian diikuti oleh garis yang lebih panjang dengan sedikit kemiringan ke bawah, dan semburan lainnya.
Saya telah melihat baterai otomotif bertahan 5 hingga 10 tahun, atau lebih lama. Sebagai seorang anak di sebuah pertanian, ayah saya mengubah salah satu traktor tua dari enam volt menjadi sistem dua belas volt, menggunakan alternator dari mobil. Lima belas tahun kemudian, baterai yang sama masih digunakan untuk menjalankan traktor. Di sekolah tempat saya bekerja (Mengajarkan keselamatan sepeda motor), semua baterai perlu diganti dalam waktu satu tahun. MENGAPA? ? ? Satu-satunya hal yang dapat saya temukan adalah sistem pengisian daya. Sebagian besar baterai yang pernah saya gunakan hanya memiliki tingkat pengisian 2 Amp, Hingga 70 volt, mampu 30 Amps, diterapkan ke terminal baterai untuk semburan singkat dapat menyebabkan kerusakan internal dan memperpendek umur baterai. Terutama, di baterai di mana Anda tidak dapat memeriksa level cairan. Satu-satunya masalah dengan baterai mungkin adalah level cairan, tetapi tidak ada yang dapat Anda lakukan. Jika saya dapat memeriksa dan mempertahankan level cairan, masa pakai baterai jauh lebih lama.
Prospek yang datang dari alternator akan menjadi metrik yang setara dengan # 16. Menurut tabel AWG, itu bagus untuk 3,7 Amps sebagai saluran transmisi, dan 22 Amps untuk kabel sasis. Menggunakan alternator 30 Amp dengan regulator shunt? Tingkat shunt dan Ampere harus merupakan proporsi terbalik, jadi dengan memotong tegangan menjadi dua, saya harus mengurangi Ampere secara signifikan. Dalam melihat bentuk gelombang yang diperbaiki, konsentrasi EMF tertinggi ada di bagian bawah. Menurut logika, arus akan dikurangi menjadi sebagian kecil. Saya akan mencari tahu kapan saya menggunakannya.
Pada mesin 1500cc, saya tidak berharap melihat adanya penurunan hambatan pada mesin, tapi penghematan bahan bakar saya mungkin meningkat. Dan, saya ingat, ketika mereka pertama kali mulai memasang regulator solid-state pada alternator otomotif, angka ajaibnya adalah 13,7 Volt. Namun, saya berencana menyetel regulator seri saya pada sekitar 14,2 Volt. Terlalu tinggi dan fluida lebih cepat menguap. Anda jauh lebih membantu dari yang Anda tahu. Awalnya, saya memiliki enam sirkuit berbeda yang saya pertimbangkan dan akan membuat papan tempat memotong roti masing-masing. Artikel Anda menghilangkan lima di antaranya, jadi saya bisa menghemat banyak waktu dan berkonsentrasi hanya pada satu. Itu menghemat banyak pekerjaan. Itu membuatnya sangat berharga saat menghubungi Anda.
Anda memiliki izin saya untuk bereksperimen dengan skema saya dan melihat apa yang Anda hasilkan. Di berbagai forum, saya membaca di mana sejumlah orang berbicara tentang pergi ke regulator seri. Yang lain berhati-hati terhadap tegangan yang terlalu tinggi yang merusak lapisan terisolasi pada kabel. Saya menduga media bahagia mungkin merupakan kombinasi dari kedua sistem, tetapi tidak mengalihkan output penuh ke ground. Rangkaiannya masih sederhana, dengan sedikit komponen, tapi tidak kuno.
Terima kasih banyak atas waktu dan perhatiannya. Salah satu sumber informasi teknis saya adalah: OCW.MIT.EDU Saya telah mengikuti kursus teknik di sana selama beberapa tahun sekarang. Anda tidak mendapatkan kredit apa pun untuk melakukannya, tetapi itu juga sepenuhnya gratis.