Выпрямитель-регулятор для скутера

[kastor666]

Много там ещё всякого есть, но это вы наверняка слышите первый раз в жизни, и конечно, с первого раза в это не поверите

Отнюдь, я склонен учиться
Мне вот, к примеру, непонятен механизм ограничения тока: чем он ограничен - потерями в железе или еще чего? Подскажете?

А ещё есть габаритная мощность сердечника выше которой(при заданной частоте) не перепрыгнуть

Поделитесь со мной конкретными цифрами, раз вы так много экспериментировали! Ну или как посчитать для случая генератора?

Вообще, публикации всех этих "открытий" по теме кардинального умощнения генераторов я бы на вашем месте отложил

Так нет еще никаких результатов, есть обнадеживающие данные по воль-амперной характеристике генератора - пока что ничего более.

я немало поэкспериментировал в своё время

Так каким образом у вас происходило согласование генератора и нагрузки?

[passat]

механизм ограничения тока

Помимо всего остального, ограничен габаритами магнитопровода - статора - на котором намотаны катушки.
Вы видели, чем в первую очередь отличается два трансформатора, одной серии, но разной мощности? Габаритами магнитопровода. В генераторах действуют те же самые законы физики.
Катушки, если есть свободного места, можно перемотать на более мощный вариант, увеличивая толщину провода, или увеличивая количество витков, или и первое и второе.
Но добавить железо к статору генератора практически невозможно.
Шансов, что статор генератора будет сделан с запасом - очень мало, особенно, если он сделан уже в XXI веке.
Ещё один лимитирующий фактор - сила магнитного потока, создаваемого ротором. Если ротор с катушкой - эту силу можно увеличить в некоторых пределах, увеличивая ток через ротор путём увеличения напряжения питания катушки ротора. Если ротор с постоянными магнитами - а у вас скорее всего и будет этот вариант - силу магнитного потока увеличить нет возможности.

как посчитать для случая генератора?

Я не взвешивал статоры, чтоб определить, сколко ватт можно выжать из килограма железа Сколько есть - столько и есть, мы тут ничего не изменим

Так каким образом у вас происходило согласование генератора и нагрузки?

Пробовали два варианта: классический, когда генератор подключён по штатной схеме. И не штатный, когда реле-регулятор запитывался с отдельного источника, а к выходу генератора подключалась чисто активная нагрузка - мощные резисторы, без аккумулятора.
Основную проблему я уже озвучил: перегрев при длительной работе, когда снимается мощность, большая, нежели указанная изготовителем.

[Nikolay_Po]

Основную проблему я уже озвучил: перегрев при длительной работе, когда снимается мощность, большая, нежели указанная изготовителем.

В том и вся идея, вся "фишка", что в штатной схеме с постоянным магнитом в роторе, генератор всегда под полным током, даже если с него не снимается полезная мощность. "Лишнее" время работы просто коротится тиристорами. Получается, что он всё время перегревается уже в штатной сехеме, так как большую часть времени ток через обмотки максимальный - генератор работает преимущественно в режиме КЗ.
Если же заменить "закорачивающий" регулятор на преобразователь напряжения, обмотки "освобождаются" от тока КЗ, через них идёт только ток, необходимый для получения полезной мощности. Ток через катушки падает. Разве это ухудшит тепловой режим?

Кастору совет: начать проработку схемы преобразователя с защиты от перенапряжения. На входе с генератора поставить что-нибудь вроде цепочки из варистора и семистора - чтобы при пробое варистора открывался семистор и коротил генератор. Разумеется до диодного моста, чтобы не коротить фильтрующую напряжение ёмкость. Это важно, потому, что перенапряжение может случиться хоть и с небольшой вероятностью, но с катастрофическими последствиями. А так - получится что-то вроде аналога старого регулятора, но на намного большее напряжение, например, Вольт на 80. Наличие ограничения по пиковому напряжению генератора благоприятно отразится на надёжности работы преобразователя и упростит его проектирование (снимит некоторые "головные боли").

[const1105]

На холостых/малых оборотах генератор выдает заявленную мощность.При росте оборотов (напряжение, мощность) излишки рассеиваются в тепло.
При этом ток в нагрузку/аккумулятор - импульсный. На величину этого импульсного тока и рассчитаны обмотки и диоды (в первом приближении).
В схеме с диодами/конденсатор , к сожалению, ток тоже носит импульсный характер.
Применяя ККМ мы потребляем ток равномерно в течении всего периода синусоиды. И амплитуда его значительно меньше чем в импульсе.
Реально выигрыш в накоплении энергии бесполезно рассеиваемой в тепло.

[Nikolay_Po]

На холостых/малых оборотах генератор выдает заявленную мощность.При росте оборотов (напряжение, мощность) излишки рассеиваются в тепло.
При этом ток в нагрузку/аккумулятор - импульсный. На величину этого импульсного тока и рассчитаны обмотки и диоды (в первом приближении).
В схеме с диодами/конденсатор , к сожалению, ток тоже носит импульсный характер.
Применяя ККМ мы потребляем ток равномерно в течении всего периода синусоиды. И амплитуда его значительно меньше чем в импульсе.
Реально выигрыш в накоплении энергии бесполезно рассеиваемой в тепло.

Надеюсь, ТС уже понял суть пользы от корректора. Однако КПД корректора не единица, и без практических измерений не будет понятно, насколько же велик будет выигрыш?
Дело в том, что генератор уже рассчитан на работу почти в режиме КЗ, поэтому любой другой режим потребления, пусть импульсный, для него не будет тяжелее расчётного. Если получится собрать нужную мощность импульсно, напрямую на конденсатор, применение корректора не целесообразно.
Корректор становится полезен, когда необходимо выжать максимальную мощность на минимальных оборотах - когда для зарядки конденсатора уже нехватает напряжения и можно поднять мощность, "вытягивая" из генератора ток даже в то время, когда его напряжение ниже выходного напряжения преобразователя. Так же положительный эффект от корректора - большая запасаемая в фильтрующем конденсаторе энергия - в обоих случаях, с корректором и без, номинальное напряжение конденсатора одинаково. Но в случае с корректором, рабочее напряжение на ёмкости будет больше, а значит, и больше будет запасённая энергия. Это даёт возможность чуть поднять выходную мощность системы без провалов напряжения.
ТС следует иметь ввиду, что те параметры (ток и напряжение) которые он измерил на работающем генераторе, верны для синусоидальной формы тока и напряжения. Чтобы мощность, снимаемая с генератора преобразователем, была такой же, как измерено на активной нагрузке, корректор необходим. Без корректора ток будет не синусоидальным, а импульсным. При малых оборотах коэффициент заполнения импульсов будет не слишком велик. Учитывая фундаментальное ограничение генератора по току, без корректора мощность может оказаться ниже на десятки процентов.

Вижу два варианта: "программа-мимимум" - просто и надёжно и "программа-максимум" - сложно, но максимально мощно даже на небольших оборотах. Первый вариант - выпрямитель, фильтрующий конденсатор и понижающий преобразователь (микросхема NCP1034 подходит больше, так как имеет меньшую минимальную рабочуюю частоту и подобрать оптимальные ключи для задачи ТС будет проще). Второй вариант - выпрямитель, корректор коэффициента мощности, фильтрующий конденсатор и преобразователь. Разница только наличии корректора.

[kastor666]

А так - получится что-то вроде аналога старого регулятора, но на намного большее напряжение, например, Вольт на 80.

Именно так и задумал, схема отработана давно, но регулятор у меня не тиристорный, более продвинутый - на полевиках По мотивам схемы во вложении, немного модернизировал:отдельный полный мост на шотки , заместо 555 спецдравер, но суть на 100% та же. Придется под высокую напругу модернизировать, но это решаемо.

Я не взвешивал статоры, чтоб определить, сколко ватт можно выжать из килограма железа Сколько есть - столько и есть, мы тут ничего не изменим

нежели указанная изготовителем.

Откуда тогда знаете что работает на "пределе сгорания"? Никто из владельцев мопедов или скутеров никогда не сообщал об хоть каких то признаках перегрева. Или откуда у вас данные о паспортной мощности генератора 139qmb? И какой именно генератор вы проверяли?

Если ротор с постоянными магнитами - а у вас скорее всего и будет этот вариант - силу магнитного потока увеличить нет возможности.

Я снимаю 300Вт с генератора при 6600об/мин., ничего увеличивать не надо - это и так на 300% больше, чем получается без согласования при 14В Но на скутере 300Вт деть некуда, там 150Вт будет достаточно.

Катушки, если есть свободного места, можно перемотать на более мощный вариант, увеличивая толщину провода, или увеличивая количество витков, или и первое и второ

Больше 1мм мало толку - допустимая плотность по току обеспечивается.

[Bender]

Offтопик:

Вы видели, чем в первую очередь отличается два трансформатора, одной серии, но разной мощности? Габаритами магнитопровода. В генераторах действуют те же самые законы физики.

оо, помнится давно тут была бурная дискуссия на тему габаритной мощности трансформатора и "ограничения" её железом, мол оно каким-то образом могло насытится под нагрузкой.

[kastor666]

могло насытится под нагрузкой.

и к чему пришли? Расплавится от излишней нагрузки?

[Bender]

Offтопик:

и к чему пришли?

пришли к единому пониманию физики процесса всеми участниками, нашли консенсус и запинали его ногами).

[Starichok]

Offтопик:
на счет консенсуса.
а некоторые депутаты ГосДумы достигают консенсуса по 4-5 раз за одно заседание...

[deltagr]

заместо 555 спецдравер

Какой именно драйвер? Какой тип диодов в минусовой части моста? Схемку с переделками не могли бы выложить ? Это на ней Вы 300 Вт вместо 100 заводских получили? Для меня это актуально. Вес лишний на борт не возьмёшь , а штатный Гена всего 170 Вт.Я уже Мосфеты в линейном режиме пробовал в качестве шунтов ( Два встречно-последовательных IRFP-150 ) по переменке ! Отлично получается , если не считать что утюг на борту тоже совсем не нужен !

[kastor666]

Какой именно драйвер? Какой тип диодов в минусовой части моста?

Драйвер MC33151, диоды шотки CTTQ, схему не рисовал.

Это на ней Вы 300 Вт вместо 100 заводских получили? Для меня это актуально.

300Вт - без всяких регуляторов, при оптимальной нагрузке. Если цеплять шунтирующий регулятор, то снимается только около 100Вт, так как в гене при превышении тока 7А резко падает ЭДС.

Чтобы этого избежать и планируется понижающий регулятор - побольше рабочее напряжение , поменьше токи.

Я уже Мосфеты в линейном режиме пробовал в качестве шунтов ( Два встречно-последовательных IRFP-150 ) по переменке ! Отлично получается , если не считать что утюг на борту тоже совсем не нужен !

Что это дает, не пойму никак

[deltagr]

Что это дает, не пойму никак

А вот нарисуйте синусоиду прошедшую через мостик амплитудой скажем 50 Вольт ! С имитируйте работу шунтирущего регулятора 12 Вольт в голове ! Получите огрызки от синусоиды . Заштрихуйте то что внутри этих огрызков-косвенно увидите используемую мощность Генератора при данной нагрузке.А вот аналоговый ограничитель не превращает синусоиду в огрызки , а только прекращает её рост на уровне 12 Вольт. Теперь заштрихуйте что под этой кривой ! Разница в площади огромная! Плюс - нет помех от работы тиристора для Радио !
Минус- чем меньше нагрузка , тем сильнее греются транзисторы. Они же в активном режиме.Но мощность Генератора используется на все 100 %, как и в том устройстве ,что по ссылке девайса из Новосибирска . Лишнее тепло можно с успехом отвести с помощью небольшого кулера ( на дельталёте в полёте он и без кулера прекрасно обдувается - всё открыто), но помехи в импульсной схеме ни куда не денешь ( это уже опять о Новосибирском Регуляторе!).Ещё плюс мягкого ограничения- простота на современной элементной базе, а это надёжность !

[manowar]

Мне вот, к примеру, непонятен механизм ограничения тока: чем он ограничен - потерями в железе или еще чего? Подскажете?

генератор многофазный,обмотки фаз включенны последовательно.ток кз ограничен индуктивностью .

[Nikolay_Po]

...А вот аналоговый ограничитель не превращает синусоиду в огрызки , а только прекращает её рост на уровне 12 Вольт. Теперь заштрихуйте что под этой кривой ! Разница в площади огромная! Плюс - нет помех от работы тиристора для Радио !
Минус- чем меньше нагрузка , тем сильнее греются транзисторы. Они же в активном режиме.Но мощность Генератора используется на все 100 %, как и в том устройстве ,что по ссылке девайса из Новосибирска.

Не факт, что генератор используется на все 100%. Дело в том, что если сопротивление нагрузки при 100% токе и 12В оказывается ниже внутреннего сопротивления генератора (допустим, на этих оборотах без тока он даёт 50В, а под током - 12В), то он отдаёт меньше мощности, чем мог бы при оптимальной нагрузке. Поэтому выгоднее иметь не регулятор (шунт), а преобразователь с большего напряжения генератора на 12В. О чём и думает автор темы и что реализовано у новосибирцев.

[kastor666]

С имитируйте работу шунтирущего регулятора 12 Вольт в голове ! Получите огрызки от синусоиды

Зачем в голове - есть осциллограмма, см. ниже, красная кривая - напряжение. Налицо "подрезание" верхушки, огрызки - это вы о тиристорных регуляторах, мне они не нравятся.

Плюс - нет помех от работы тиристора для Радио !

А кому они мешают? Да еще на фоне работающего зажигания...

Генератора используется на все 100 %, как и в том устройстве ,что по ссылке девайса из Новосибирска .

Ну, это вам с новосибирцами виднее. Какую максимальную мощность снимаете в итоге?

Мои опыты показывают, что на резистивной нагрузке при токе больше 7А резко падает ЭДС, то есть при токах нагрузки, превышающих 7А шунтирующий регулятор выключается и никак не влияет на работу генератора. Дополнительная(!) нагрузка в виде шунтов-транзисторов в линейном режиме никак не исправит ситуацию.

Ещё плюс мягкого ограничения- простота на современной элементной базе, а это надёжность !

Схему покажете?

[krulfa]

Генераторы для транспортных средств не оптимизируются на максимальную мощность, а оптимизируются на некоторую номинальную мощность на оборотах, составляющих, навскидку, от 10% до 40% от максимальных оборотов, которые конструктивно возможны в данном ТС. Поэтому резерв мощности есть обязательно, и он не используется полностью - во-первых, большой резерв не всегда нужен, во-вторых, полное использование резерва требует значительного усложнения и удорожания схемы управления.

Генератор с возбуждением от постоянных магнитов имеет только две переменные, определяющие его режим - ток нагрузки и обороты. Если ток нагрузки не превышает максимально допустимого среднеквадратического значения, а обороты не больше максимально допустимых, то перегреться такой генератор не может.

Генератор с возбуждением от якорной обмотки имеет третью переменную - ток через эту обмотку. Максимальный ток нагрузки в таком генераторе может достигаться на оборотах, меньших, чем максимальные. Тогда на максимальных оборотах схема управления уменьшает ток возбуждения, чтобы стабилизировать напряжение. Если поднять ток возбуждения до максимума и одновременно дать максимальные обороты, мощность сильно возрастет, но может перегреться сердечник, поэтому нужно корректировать ток возбуждения в сторону понижения. Но это потребное понижение не столь велико, как его делает штатный регулятор.

Для снятия максимальной мощности, нужен полноценный повышающий PFC, например, до 90 - 150 В и потом понижающий импульсный преобразователь, адаптированный по нагрузочной характеристике к АКБ. Для генератора с возбуждением от якорной обмотки может еще понадобиться корректирующий преобразователь для питания этой обмотки (или для снятия с нее избытка мощности).

Поправьте, если что не так.

[kastor666]

Для снятия максимальной мощности, нужен полноценный повышающий PFC, например, до 90 - 150 В и потом понижающий импульсный преобразователь, адаптированный по нагрузочной характеристике к АКБ. Для генератора с возбуждением от якорной обмотки может еще понадобиться корректирующий преобразователь для питания этой обмотки (или для снятия с нее избытка мощности).

Мне бы схемное решение всего этого. С понижающим преобразователем вроде как разобрались...