Pingeregulaator magneetoga mootorrattale

[andreie]

Tuntud tshehhide mootorrattatehas Jawa on turule tulnud mopeediga. Mopeed näeb enam-vähem välja (nagu Jawa ikka), läheb starterist käima ja maksab 26 000 krooni.

Onupojad said ühe sellise suvisteks ringsõitudeks. Esimesel päeval oli kõik kena ja tore, teisel päeval oli tunda kerget kärsahaisu, nädala pärast oli hais juba täitsa tuntav ja teise nädala keskel sai aku tühjaks.

Viga ei olnud tarvis kaua otsida. Pingeregulaatorisse valmistamisel pandud pingeregulaatorisse pandud hiiglaslikest võlusuitsuvarudest olid alles jäänud ainult kübemed. Epoksisse valatud skeemi laialilammutamisel selgus ka katastroofi põhjus - seadmes kasutusel olnud umbes 10-amprine dioodsild ja kaks TO220 korpuses lülitust olid radiaatorist eraldatud umbes paarimillimeetrise õhuvahega

Kuna sellise konstruktsiooniga pingeregulaatori garantiiremont või siis ka asendus tundus olevat kui mitte kahtlane, siis vähemalt õnnemängule sarnane tegevus, otsustasin teha jõulise asenduse. Esimesest eksemplarist jagus rõõmu paariks nädalaks, ühes alumises postis on toodud teine katsetus. Maal ei olnud mul kahjuks võimalik skeemi päris korrektsesse vormi ajada, ühe iseärasusena on nõrgalt koormatud generaatori väljundpinge madal ja väheneb pöörete tõstes. Kui saan täiendavaid andmeid skeemi (loodetavasti) töökõlbulikkuse kohta, uuendan.

[kellakägu]

Küsiks, kas asi on siiani laitmatult toiminud? Ma suutsin netis tuhnides jõuda sellisele tulemusele, et enamasti on sedasorti süsteemid mõeldud töötama täiskoormuse all ja üle jääv lastakse lihtsalt mööda maad.. Võimlesin ühe sellise ka valmis ehitada ning tundus toimivat.

[kellakägu]

Jäi veel mainimata, et seda lisamähise varianti, nagu juureoleval pildil oli, enamasti ei ei eksisteeri. Ilma koormata jookseb mähise otstel pinge keskmistel pööre üle 50 V . Laadimispinge võiks olla 14-14,5 volti. Mõningatel puhkudel olen kohanud ka 15V, kuid seda kipub ilmselt palju olema. Tõenäoliselt on mõeldud lühikestele otstele ja kiiremale laadimisele.

[andreie]

Häbi tunnistada, aga umbes kaks nädalat tagasi andis otsad. Lootsin küll peituda ja parandada vea enne selle märkamist ära, aga näe, jäin vahele

Asi on 100 km kaugusel, pole veel seda kätte saanud, aga arvatavasti jäi R3-e võimsustaluvus liiga väikeseks. Muidu töötas küll.

[kellakägu]

Võib eh olla, et asi on siiski liialt varieeruvas sisendpinges. Kas sa skeemi nokkisid maha põlenud asja trükiplaadilt või joonistasid vabast vaimust?
Niipalju, kui ma omal ajal suutsin aru saada, siis väga pika aja jooksul on püsimagnetiga rootorit omavatel tsikli genedel ( nii 1 kui ka 3 faasi ) kombeks olnud pinge reguleerimisel ülearune lihtsalt mättasse lasta. Asi kalkuleeritakse ja ehitatakse kõiki võimalike tarviteid arvestades ja pingeregulaatori huvides oleks siis vist nagu kasulik kogu aeg ka tuled käigus hoida, siis saab türistor kõige vähem vatti ja tööd teeb praktiliselt ainult dioodsild. Regulaatoris sai kasutatud kahte 800 oomist takki jaguri tarvis ja vist 6,5 V stabikat türistori juhtimiseks. Õnnetuseks jäi asi eposse valamatta ja poisid lubasid ise ära teha - paraku noortel inimestel sõidurõõm nii suur, et jäi see asi neil ripakile ja suutsid kuskilt otsast asja lühisesse lasta ( tõenäoliselt alaldi otsad kuskilt maha ja asi sulama ). Seega oleks huvitav teada, kas kellelgi selline asi pikemalt toimetanud on. Või leidub alternatiivseid lahendusi Uus klots maksab mitu Keeku ja pole nagu saada kah eriti. Lisaks ei suuda ühtegi andtud valdkonda tundvat spetsi leida, kes valgustaks.

[andreie]

Maha põlenud skeemis olid pooljuhtdetailid identifitseerimatud. Ploki taastamise hetkel mul ei olnud ühtegi allikat käepärast.

Türistoriga skeem tundub lollikindlam - soojuskoormus langeb valdavalt magneetole.

Ülehomme sõidan kahjuks nädalaks ära, tagasi tulen, siis tegelen sellega edasi.

[kellakägu]

Selged pildid. Mootor niigi suht soe asi, nii et paar kraadi siia sinna ei tohiks eriti mõjuda. Anna siis tulemustest teada, kui targaks oled saanud.

[GU50]

Kellakägu, ehk täpsustad, mis detaile tsikli pingeregulaatoris kasutasid? Eriti huvitab, kui võimsaid (mis marki) türistore? Enam levinul 3-faasilisel tsikligenekal tuleks selline reguleeriv element teha igale faasile.
Need 3-faasilised püsimagnetitega ja ilma välise ergutuseta mootorrataste genekad (sisuliselt dünamod) on tavaliselt 300 W võimsusega, esineb ka üksikuid 200 W ja 500 W variante. Piiramata vahelduvpinge tuleb 2 faasi vahelt keskmistel pööretel isegi ~80 V, tavalise 220 V hõõglambi paneb hõõguma.
Pinge reguleerimine toimub tehase toodetutel regulaatoritel tõesti liigse elektrienergia muutmisena soojuseks, st. lühistamisel massi. Jadamisi lülitatud reguleeriva elemendiga regulaator ilmselt nii suurte võimsuste puhul ei ole mõttekas, tarbitavad voolud on suurusjärku 25+ A.
Huvi oleks näha, mis sellise toimiva pingeregulaatori maksumuseks tuleks, kas tasuks teha ise, või osta valmis asi (2000+ eek hind).

[andreie]

Ma ei ole küll kellakägu, aga tegin asja ikkagi ära

Mina kasutasin BTA41-te, ostsin Serigost vist viimase ära. Sellel on sees keraamiline isolaator ja seega võib ta julgelt suvalisse kohta ühendada.

Üle kahe kuu on kasutuses olnud allpool toodud väikese eskperimenteerimise tulemus.Kindlasti saab ka teisiti ja paremini, aga mul maal polnud kahjuks vahendeid kontrollimiseks. Ühe iseärasusena on koormamata generaatoril keskmine väljundpinge väike.

[andreie]

Ühefaasilise saab ka odavamalt. 36 inglise naela eest saab sellise asja: http://www.british-motorcycle-parts.co.uk/...r_rectifier.htm

Pole ise proovinud, aga ilmselt on tõsisem asi, kui isetehtu.

Tõsi, kolmefaasiline on kõvasti kallim, ma ei oska hetkel pakkuda, mis seal sisuks on. Võimalik, et on lihtsalt sama skeem, mis ühefaasiliselt, lihtsalt 3x ja väljundid on läbi dioodide kokku ühendatud - ei näe põhjust, miks ei peaks toimima.

Samas, mõnikord on olukord, kus raha on vähe, aga sõita on vaja kohe.

[GU50]

Andreie skeemis hakkab silma üks küsimus: kogu vool lastakse läbi sildalaldi, ka see "liigvool", mis türistoril ära tapetakse. See koormab dioode mõttetult, liigpinge äralõikamine tuleb lahendada ikkagi enne alaldisilda. Oleks abiks asja töökindluse suhtes ja võimaldaks kasutada alaldis ka väiksemaid dioode, saab seadme kompaktsemaks. Saaks loobuda ka tagasivoolu tõkestavast dioodist D1, mis ka päris pisike olla ei saa.

[kellakägu]

Türistori täpset marki ei mäleta, 35 A dioodsild oli ja stabikas nagu stabikas ikka.
Minu katsetus ühe faasiga maksis miski 90 eek. Kõige kallim detail oli dioodsild.

Kolmefaasilise kohta leidis üks asjalik inimene siit foorumist järgmise info ja jagas seda ka minuga. Ehk saab siit väikseid vihjeid. Võtan vabaduse asi avalikuks teha.

Abstract:
This is a circuit for regulating the output voltage on small engines. This circuit will work on engines that
were originally equipped with a shunt type of voltage regulator. It is common on motorcycles, skidoos,
ATVs and other recreational vehicles. This circuit was tested out on a Suzuki GS400E motorcycle and
seems to function fairly well.
How to identify if this circuit will work on your engine:
There are 2 main types of voltage regulation system used in engines today. The first one is where the
generator/alternator has a set of stationary windings (stator windings) and a set of windings wound around
the center armature. The magnetic field created by the windings in the armature control how much current
is induced into the stator windings. This circuit will not work with this type of regulation system.
The second type of voltage regulation system uses a permanent magnet in the armature to create the
magnetic field. For this reason, the amount of current generated in the stator windings is close to constant.
In this type of system, the voltage is regulated by shorting out windings when the output voltage gets too
high. The shorting needs to be done before the rectifiers to prevent the regulator from shorting out the
battery.
How does the circuit work:
The first part of the circuit is a simple rectifier pack. I used a couple of 12A 200PIV bridge rectifiers. The
GS400 engine has 3 phases on it. A lower voltage can probably be used but since there is no cost savings, I
went with the higher voltage. This will just rectify the AC coming back from the stator windings.
To perform the action of shorting out the windings, each of the windings is connected to an SCR (SCR1,
SCR2 and SCR3) that will short the winding to ground. The rectifier pack will have the ground being the
lowest voltage of each of the windings so it is not necessary to directly across each winding, just from the
winding to ground. The SCR’s used were 8A 200V devices. The current rating of the SCR will depend on
the amount of current your engine will produce. It is possible to do a short test where all the phases are
connected together and the current on each phase measured. The other way to guess based on the electrical
load on the system. Some systems do not need to have an SCR on each phase. They are OK with only 1 or
2 phases having an SCR. The systems that do not need tight regulation usually have a large static load on
them (such as headlights, tail lights, etc)
To detect the battery voltage (which indicates when to reduce the output current), a differential pair of
transistors is used. This has a number of advantages over using a zener diode to directly trip the gate of the
SCR. These are:
1)If the battery voltage is forced above 13.5V, the circuit limits the current into the gate of the SCR
preventing damage to the regulator when changing the battery
2)The circuit is more stable over temperature.
The main drawback is that the circuit is leaky. The differential pair should be connected after the ignition
switch to prevent the battery from draining when the engine is not used for a long period of time. This
connection is shown as MONITOR in the schematic. The output of the bridge rectifier ties to the battery at
the BATTERY connection.
With the differential pair, the base input for Q2 is connected to a voltage reference consisting of D1 and
R9. The base input for Q1 is connected to a voltage divider that monitors the battery voltage. When the
voltage on the base of Q2 is higher than the voltage on the base of Q1, Q1 will turn on shunting all of the
current from R5 to ground. When the voltage on the base of Q2 is lower than the voltage on the base of
Q1, then Q2 will turn on. This will shunt the current of R5 through the limiting resistors to the gates of the
SCR. The SCR will turn on and short out the phase. Since the stator voltages are AC, the SCR will reset at
the end of the cycle when the voltage reaches 0.
Construction
The low current circuitry (differential pair transistors )was built up on a small piece of perf board. The
other parts (bridge rectifier and SCRs) were mounted on the plate where the original rectifier/regulator was
located. The rectifiers and SCR’s need to have a heat sink on them to prevent them from getting too warm.
Testing/Alignment
Before the circuit can be put into service, the trip point for the differential pair needs to be set. A DC
power supply should be connected from the positive on the perf board to the negative. The DC supply
should be set to 13.5V+/-0.1V. Now adjust the pot R8 such that the circuit just starts firing the gate of the
SCRs.
The DC supply should be removed and the positive of the perf board should be connected after the ignition
switch.
When the vehicle is in service, if the battery does not recharge sufficiently, then the trip voltage can be
increased by .1 or .2V to provide a quicker charge. If the battery needs to have water added too often, the
voltage can be decreased. by .1 or .2 V

[kellakägu]

mis puutub liigse voolu ära juhtimise kohta enne silda, siis on ka minu toodud esimesel skeemil vastav lahendus. Kui asi toimetab kuskil keskmisel koormusel, siis jagatakse mähistest tulev võbralikult silla ja türistori vahel, mitte ei saa sild pidevalt täis laksu peale. Katsetused näitasid, et mõnda aega peale käivitamist allapoole keskmisi pöördeid, kui järel oli ainult sild ( aku tahtis laadimist ja tuled kah järgi ), ei tõusnud pinge kuigi kõrgele st. jäi allapoole 15 V. 4000 pöördest ülespoole kippus alles käest ära kiskuma. Peab muidugi tunnistama, et aku oli antud hetkel suht pehme.

[andreie]

Originally posted by GU50@Nov 24 2005, 15:36
Andreie skeemis hakkab silma üks küsimus: kogu vool lastakse läbi sildalaldi, ka see "liigvool", mis türistoril ära tapetakse. See koormab dioode mõttetult, liigpinge äralõikamine tuleb lahendada ikkagi enne alaldisilda. Oleks abiks asja töökindluse suhtes ja võimaldaks kasutada alaldis ka väiksemaid dioode, saab seadme kompaktsemaks. Saaks loobuda ka tagasivoolu tõkestavast dioodist D1, mis ka päris pisike olla ei saa.

Täiesti õige, lisaks, kolmefaasilises magneetos oleks hinnatõus märgatav. Kellakägu toodu skeemi saab kindlasti modifitseerida ka ühefaasilise tarbeks.

Minu nõrk vabandus on, et nõrga magneeto jaoks konstrueerides hoidsin konstruktoriaega kokku, juppide hind sellevõrra tõusis. Skeemil toodud detailid on 50A sild, 35A türistor, 30A tagasivooludiood.

[Matis]

Vs: Pingeregulaator magneetoga mootorrattale

Ma ei leia skeemi!? Kuidas türistore juhitakse?