Берегите себя

Берегите себя

8 мая 2018 г.

Трехфазный регулятор напряжения (реле-регулятор) для большого мотоцикла (а-ля Scrut)

Эпиграф:
Если вольт вдруг стало много - 
кидай лом на провода!
Лом сгорел? Да не беда!
Лом потолще надо, да!

Электронное оснащение даже относительно дорогих и современных мотоциклов вызывает у меня легкое уныние. Да, появляются новые точные приборы контроля и сервиса (далее свистелки и перделки), всевозможные подогревы булочек, ксеноны, лампочки. Но самое главное - электростанция - то бишь система из АКБ и генератора по-прежнему, в том виде, в коем ее придумали в XX веке. Думаю, что довоенный немецкий Цундапп имел примерно те же средства генерации элетричества, что и Хонда, которая на полвека моложе.


Структурная схема "электростанции" мотоцикла
А насколько эта система важна я прочуял, заночевав с высосанной в ноль батареей в д. Яжелбицы.
Переменное напряжение с генератора 1 выпрямляется трехфазным диодным мостом 3 и идёт в бортсеть. При этом, если напряжение бортсети становится выше 14 Вольт, срабатывает шунтирующее устройство 2 и фазы генератора закорачиваются. Помните эпиграф? На фазные провода шунт кидает, по сути, "лом" и начинается продолжительная борьба генератора с шунтом. Лом должен быть мощный, однако.

Вот еще одна скелетная схема по той же теме
Если аккуратно подходить к вопросу, не все мотоциклы собраны по этой схеме. Всякие мелкие китайские перделки оснащены однофазным генератором и свет у них от переменки, совковые ИЖи оснащены управляемым выпрямителем и у них есть отдельная обмотка возбуждения (ох уж этот БПВ!!!, сколько их перечинено!), а есть и мажорные мотики, где генератор точь-в-точь автомобильный и туда можно присобачивать всякие жигулевские РР.
Но вернемся к варианту с шунтом. Сколько мотоциклов ездит, а все у них одинаково. Сгоревший РР упорно меняется на новый китайский, тот тоже вылетает, и все по новому кругу. Ситуация такая: включаем много потребителей - перегружаем мост, пффф и он сгорел. Ездим нежно, без света, экономим силы моста - весь лишний ток стравливает (берет) на себя шунт, пффф и он тоже сгорел. Безобразие. Единственная хоть какая-то гарантия избежать такого - покупать массивные крупные РР. Силовая электроника. Вес это надежность, заклинит - можно будет дать по голове!
А если денег на покупку запасного РР нет, придется практиковаться в дендрофекализме*. Наиболее распространена схема Scrut, она с небольшими вариациями встречается в 100% самодельных РР. Учитывая техническую дремучесть большинства байкеров, находятся индивиды, пронюхавшие момент и пилящие себе копеечку на пиво все с той же схемы. Фу таким быть. Вот схемы:
"Зачотная" - (название автора)

"зач0тная-2" (название автора)
и монтажка "Зачотной-2" на трех мостах и симисторах BTA41 для надежности, прозванная автором Ever Est

Последнее из творений и было взято за основу моего регулятора. Ибо синхронные выпрямители на исполинских FET это здорово и приятно, но никто такого еще не делал, а регулятор нужен здесь и сейчас. И ни времени, ни средств на разработку не имеется (возвращаемся к идеям дендрофекализма*).
Сперва был найден радиатор, на полке которого можно было разместить три однофазных мостовых выпрямителя KBPC 5010, типа на 50А. Источники ОБС** сообщают о недостаточной надежности этих мостов, мол до 50А им как до Луны. Но. Ток в бортсети ампер 20, фаз три и диоды собраны в пары. Будем посмотреть. От души притянул выпрямители к радиатору, не забыв про термопасту. Должны работать по феншую.
Собрал мост
Перемычки ломовые из медной жилы, толстые провода, вот это всё.

Симисторы BTA41-600B и их "мозги" на обратной стороне
Здесь я немного дал волю фантазии. Возьмем исходник. Плюс от АКБ постоянно подключен к катоду стабилитрона. По идее, когда стабилитрон закрыт, ток через него не идет. Но ближе к порогу включения он-таки может протекать, да и случаи утечек через переход не редкость, так что в цепь питания стабилитрона я добавил верхний ключ на P-канальном полевом транзисторе. Открывается он транзистором оптопары PC817. А светодиод оптопары зажигается, стоит лишь появиться переменному напряжению между двух фаз. Схема на фото выше как раз собрана по этому варианту - полный стоковый Scrut с моей включайкой.
В этом варианте девайс не заработал сразу, помешала незамеченная сопля с плюса питания на выход ULN2003, и микруха мгновенно пыхнула.
Структура одного канала ULN2003. Выходной транзистор держит 500 мА.
После устранения ошибки монтажа я решил еще раз все переделать к бениной маме. Хотя агрегат заработал как положено.
Стенд для проверки РР
Кстати, о проверке. Цепляем РР выходом к регулируемому источнику питания 10-15В и вольтметру. На фазные провода вешаем вспомогательный любой источник напряжения в любой полярности, обязательно через лампу! Увеличивая напряжение на выходе РР, отмечаем при каком напряжении загорится лампа. Погаснет она теперь лишь если снять один из проводов с фазных входов (если вспомогательный источник постоянного тока), однако, тиристоры такие тиристоры, закрываются если снять протекающий через них ток!
Тут я снова решил отступить от канона. И переколбасил измерительную цепь. Scrut рекомендует подбирать выходное напряжение заменой стабилитрона или добавлением последовательно с ним диодов - получается 0,5-0,7 В прибавки на каждом диоде. Паяльником мой мот не оснащен, а очень хотелось бы отрегулировать напряжение по месту.
Так родился мой окончательный крокодил:

Схема регулятора напряжения, V1
То о чем я говорил раньше. VT4 ключ для питания измерительной части, VD5 и DA1 схема его автоматического открывания.
Скрутовская DA2 ULN2003 осталась при своей должности, это нижний ключ Дарлингтона, распахивающий симисторы. Напряжение отслеживает теперь узел на VD1, TL431 с допуском 0,5%, уж поточнее стабилитрона. Резисторы R1, R2 задают порог включения TL431, они рассчитаны так, чтобы в среднем положении движка R3 при питании 14В на управление VD1 пришло 2,5В. Ток через открывшийся TL431 откроет транзистор VT1 и уже дальше по цепочке откроются DA2 и симисторы. VT1 может быть в принципе любого типа структуры p-n-p, это суть инвертор.
Детали измерительного узла собраны на отдельной макетной плате, привинченной под болты симисторов.
Заработал регулятор напряжения сразу. Регулятором R3 надо накрутить примерно 14В при включенной фаре на средних оборотах, после чего залить его лаком.
Регулятор пребывает в опытной эксплуатации с 7 мая 2018 года на мото  Хонда Трансальп с генератором 310/360 Вт.



__________________________________________________________________
*Дендрофекализм - учение, что все на свете можно слепить из говна и палок, такой метод называется дендрофекальным.
** Одна Бабка Сказала

15 комментариев:

  1. Здравствуйте. Хочу воспроизвести замыкающую схему. А учитываю то, что не особо рублю в этом, то у меня возникли вопросы по компонентам. Что там с конденсаторами? Номинал какой? На схеме плохо видно.

    ОтветитьУдалить
  2. Ответы
    1. Этот комментарий был удален автором.

      Удалить
    2. One more question. Can i use BC857B instead of bc860? What is replacement for SI4435 since i cant find it? Maybe IRF7416? And can i use 6k2 instead of 6k65 resistor or should i make series 6k2+4r8. And what is voltage of capacitors. Thank you

      Удалить
  3. а макет платы можете скинуть

    ОтветитьУдалить
  4. а макет платы можете скинуть

    ОтветитьУдалить
  5. Здравствуйте, Сергей,
    Углубился в тему мото-РР и нашёл Вашу статью - буду признателен, если найдёте время на ответ радио-чайнику.

    Итак, имею целью собрать *надёжный* мото-РР на три фазы (генератор 17 А).
    Конечно, первой на глаза попалась статья и схемы Skrut'а - заинтересовала "вечная" (Ever Est): http://motoregulator.com/samodelni-regulator-naprajeniya/
    Конкретно в ней смущает нестабильность выходного напряжения, с которой сталкиваются почти все - зачастую гуляет от 13 до 15 В. Ну брутальность у неё зашкаливает, конечно... :D

    Изучив Вашу схему в меру своих знаний, вопросы:
    1. Для чего измерительная часть подключается оптопарой+VT4? Для чего служит это отдельное управление?
    2. Почему используется связка VT1+ULN2003, а не какой-то один мощный транзистор, биполярный или полевой?
    3. Схема https://www.drive2.ru/b/506852321490109149/ - можно считать её простым аналогом Вашей? Чем она хуже?
    4. Не попадались ли Вам практические результаты по направлению ШИМ-регулирования, синхронных выпрямителей? http://a-electronica.ru/articles-generator.html

    Заранее благодарю,
    Павел.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. P.S.
      Ещё вопрос: почему для сглаживания пульсаций выпрямленного тока не используются LC-фильтры? Слишком большие компоненты и вроде как необязательно это сглаживание на моте?
      Если возжелать такую опцию - какие компоненты использовать? Как понимаю, дроссель должен быть весьма могучим...

      Удалить
  6. Здравствуйте! Подскажите пожалуйста. Мотоцикл honda cbr 600 rr. Сгорел рр. Генератор целый, поставили новый неоригинальный рр. Рр сильно греется, через некоторое время идет недозаряд, появляются пропуски зажигания, мотоцикл на холостых оборотах начинает троить. Иногда ближний свет не загорается при запуске мотора. Диагностика показывает что и рр и обмотки статора целые. Возможны ли такие глюки при неправильном подключении трех желтых проводов с генератора на рр? Фишки не подошли, пришлось отрезать. Соответственно фазы были подключены наугад. Спасибо!

    ОтветитьУдалить
  7. Здесь схема лучше и для любого мото https://youtu.be/TeBqHJPzImY

    ОтветитьУдалить