Автор Тема: Реле-регулатори: принцип на работа и практически схеми  (Прочетена 1445 пъти)

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

Неактивен altium

  • Jr. Member
  • **
  • Публикации: 47
  • Skype: altium01
  • Кара: Yamaha XS400 със самоделно процесорно запалване
Реле-регулатори: принцип на работа и практически схеми

Реле-регулаторите служат за поддържане на напрежението в автомобилната инсталация. Генераторите, които са обект на регулиране, могат да се класифицират като 3 основни типа:
1. Динамо
2. Алтернатор
3. Магнет

Динамо



Правотоков колекторен генератор с колектор от пластини, които служат за изправител на напрежението, индуцирано в ротора. Ползван масово до 60-те години.

Метод на регулиране: чрез възбудителния ток през статорната намотка, а от ротора се вади мощност.
Недостатъци: необходимост от следене на 3 негови параметъра - напрежение, ток и обратен ток. Реле-регулаторите в старите динама са механични, но има и изцяло електронни съвременни варианти, които ще се разгледат в тази статия.

Регулатор за динамо машини: http://ludens.cl/Electron/dynareg/dynareg.htm
Архив на статията: http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=6849.0;attach=28463

Алтернатор



Ползва се във всички съвременни автомобили, съдържа 3-фазен статор, диоден изправител и ротор с възбудителна намотка.

Метод на регулиране: чрез възбудителния ток през ротора, а от статора се вади мощност през 3-фазен изправител с 6 диода по схема Ларионов. Регулирането е импулсно ключово, което предпазва електронните елементи от топлинни натоварвания.

Предимства: проста конструкция (колектор от 2 пръстена или безконтактен при някои мотоциклети), високо КПД и малко специфично тегло, следи се само напрежението на инсталацията.

Има 2 основни метода за регулиране:
1. Ключов с тригери на Шмит - доказал се през годините метод, ползван масово от времето на създаването на алтернатора до сега. Има хистерезис и се включва/изключва при достигане на двете му граници на напрежение.
2. С широчинно-импулсна модулация (ШИМ) - напоследък намира все по-широко разпространение в новите автомобили, понеже характеристиката на регулирането е по-плавна и има опция да намали запълването на ШИМа при включен контакт и неработещ генератор, с което се пести енергия, дори да общува с ECU на автомобила.

Важно е да се уточни, че има 2 основни вида фабрично свързване на роторната намотка:
Първи: Между D+ и DF (както на означената схема)
Втори: Между DF и D-
Съответно, съществуват 2 вида регулатори - принципно еднакви, но схемно различаващи се по захранването и типа на крайния транзистор (NPN или PNP).

Регулатори с тригер на Шмит:
http://vksn.narod.ru/auto/car.html - руски схеми с транзистори с много обратни връзки, доказани през годините (201.3702, 121.3702)
http://www.hazmat.com/~mjb/candm/regulator.html - BMW R Series Motorcycle Regulator
http://www.pchelar-probvaisambg.com/statia115_18_spisak.htm - български схеми
Архив на статията:
http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=6849.0;attach=28465

Регулатори с ШИМ:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irvr101.pdf -  IRVR101
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MC33099.pdf - MC33099
http://dl.dropbox.com/u/80397938/alternator/Car%20alternator%20voltage%20regulator%20PWM%20v1%20sch.png - примерна схема на алтернатор с ШИМ регулиране с TL494

Магнет



Ползва се в повечето съвременни мотоциклети, няма четки, състои се от ротор с пресовани в него магнити, статор с намотки и изправителен блок. Най-често статорът е 3-фазен, като в по-стари мотори или скутери е монофазен.
Предимства: безконтактна система, не се нуждае от обслужване, следи се само напрежението на инсталацията.
Недостатъци: по-ниско КПД от алтернаторите, по-голямо специфично тегло.

Методи за регулиране:
1. Чрез шунтиране на статорните намотки към маса (изобразен на схемата горе - трите ключа към маса са тиристори). Методът е изключително несъвършен, поради това, че през намотките на генератора и тиристорите тече ток в режим на късо съединение, което е предпоставка за изгарянето им, също и възникналата допълнителна реакция на Ленц затормозява излишно двигателя (което си е чиста загуба на енергия и увеличава разхода на гориво).
2. Чрез фазово управление на изправителния мост. Интелигентен прост метод, който не натоварва по никакъв начин генератора и електрониката.

Моя схема на регулатор-изправител за магнети с фазово управление:
http://dl.dropbox.com/u/80397938/magnet/1phase%20v1/15V.png - 15V входно напрежение
http://dl.dropbox.com/u/80397938/magnet/1phase%20v1/50V.png - 50V входно напрежение
http://dl.dropbox.com/u/80397938/magnet/1phase%20v1/100V.png - 100V входно напрежение

Схемата в момента е симулационна идея на еднофазен режим, но същият принцип важи и за трифазни генератори. Нейни модификации се ползват успешно и безотказно много години в двутактови двигатели за мотоделтапланери. След време ще пусна окончателен тестван вариант.

Принцип на работа: гейтът на тиристора е подпрян със стабилизирано напрежение спрямо маса, осигурено от ценеровия диод и генератора на ток над него. Следователно отпушването на тиристора ще зависи единствено от потенциала в катода му, което се явява напрежението на зареждащия се акумулатор. При достигане на напрежение на катода с 0,6 волта повече от това в гейта, тиристорът се запушва, с което осигурява ефективна фазова регулация.

...и реализацията на Kawasaki KVF750, но в 3-фазен вариант:

Както се очакваше, схемата изобщо не загрява (за разлика от оригиналния регулатор с шунтиране на фазите).

Следва продължение...

Неактивен altium

  • Jr. Member
  • **
  • Публикации: 47
  • Skype: altium01
  • Кара: Yamaha XS400 със самоделно процесорно запалване
Наложи се редакция на статията:

Методи за регулиране на магнетните генератори:
1. Чрез шунтиране на статорните намотки към маса (изобразен на схемата горе - трите ключа към маса са тиристори).
Недостатък - има топлинни и електромагнитни (реакция на Ленц поради шунтиращия ток) загуби.
Предимство - генератора винаги е под товар през изправителния блок и няма предпоставка за напрежителни пробиви в намотките му.

2. Чрез фазово управление на изправителния мост.
Недостатък - генератора работи на празен ход с високи напрежения върху намотките и електрониката.
Предимство - няма топлинни и ел. магнитни загуби.

Производителите са сметнали, че шунтиращият метод е по-надежден, защото генераторът винаги е под товар и липсват напрежителни пикове, затова го ползват масово във всички свои регулатори.

Схема на шунтиращ регулатор:

 
В тази схема, аз бих заменил ценеровия диод с TL431 + делител на напрежение на входа му за по-точна настройка на напрежението на регулиране, защото подборът на ценерови диоди е неприятно нещо, а и излишно.
« Последна редакция: Юли 01, 2012, 11:52:31 am от altium »


Неактивен altium

  • Jr. Member
  • **
  • Публикации: 47
  • Skype: altium01
  • Кара: Yamaha XS400 със самоделно процесорно запалване
Изгубили са се линковете на изображенията в статията ми,
ще помоля някой админ да ми пише лично или на скайп altium01, за да ми даде възможност за редакция на първия пост (или да ми прати сорса на поста в режим редакция, а аз да му дам сорс с работещи линкове).
« Последна редакция: Февруари 01, 2013, 06:03:40 pm от altium »