Главная цель этой работы - получить мощность от связки "генератор - шунтирующий регулятор напряжения", достаточную для установки нормального света на скутер Piaggio NRG MC2, потому как родной после много численных доработок и переделок так и остался никаким.
Я ставил целью приемлимую величину напряжения в диапазоне мощности 55-100Вт. Потребители:
- Галогенка 55Вт - дальний свет Hella FF-50
- Ручки с электроподогревом на 30Вт.
- ну и мелочевка разная.
Итак, поехали.
С "японцами" по части повышения мощности генератора особых проблем не возникает - провода в генераторе перепаял и ставь регулятор напряжения. В моем случае так просто не получилось, т.к. генератор имеет две раздельные силовые обмотки. Поэтому пришлось прибегнуть к перемотке генератора.
1. Перемотка генератора.
Оригинальный генератор имеет 3 обмотки: силовую, зажигания и регулятора напряжения. Силовая обмотка диаметром 0,8мм занимает 3 полюса статора генератора, регулятора напряжения – 2 и зажигания (которая в пластиковом корпусе) – 1.
Силовая обмотка не могла запитать галогенную лампу мощностью 55Вт даже с отключенными задним габаритом и подсветкой приборной панели (карбюратор с электрическим обогатителем не отключен).
Для применения шунтирующего регулятора напряжения необходимо перемотать генератор. Для этого сматываем силовую обмотку и обмотку регулятора напряжения. Затем наматываем новую обмотку на 5 полюсах статора. Обмотку зажигания не трогаем.
Новые обмотки наматываем проводом диаметром 1,8мм. У меня ушло 9,5-10м провода. Общее число витков новой обмотки – 150 (30 витков на каждый полюс). Число витков подобрано экспериментально. При этом генератор выдает более 110Вт. Схема намотки провода приведена на рисунке.
На каждый полюс наматываем провод в указанном на рисунке направлении витком к витку.
После окончания намотки можно пропитать обмотки изоляционным лаком ГФ-95 или любым другим изоляционным лаком. Я не пропитывал из-за отсутствия лака.
В качестве выводов силовой обмотки применяем гибкий медный провод сечением 2,5мм2. Собираем генератор до кучи.
--------------------------------------
Внимание! Число витков и диаметр провода подобраны только для данного типа Пьяджевских генераторов (шестиполюсный на первом фото). Для других моделей от Piaggio и генераторов других производителей число витков и диаметр провода необходимо подбирать.
--------------------------------------
Я два раза наматывал генератор разным проводом. Первый раз 380 витков. Снял характеристики на двух разных нагрузках 55 ваттной нити галогенной лампы и на двух нитях 55+60Вт. Результаты - 16В в первом случае и 9В во втором.
--------------------------------------
Примечание. В качестве нагрузки применялась одна и таже галогенная двухнитевая лампа. Вот ее характеристики и замеры нагрузки при постоянном токе:
- Нить 55Вт при напряжении 12,04В ток составил 4,44А, следовательно мощность 53,46Вт, сопротивление (расчитаное) - 2,71 Ом.
- Нить 60Вт: 12,01В * 4,89А = 58,73Вт, 2,45 Ом.
- Нить 55+60Вт: 11,82В * 8,7А = 102,83Вт, 1,36 Ом.
--------------------------------------
Перемотал во второй раз более тонким проводом. Влезло 550 витков. Получил 9В и 3В. Стало ясно, что надо по числу двигаться в меньшую сторону.
Наматывать еще раз я не стал, просто перекусил провод между катушками и для каждого следующего замера сматывал по 4 витка с каждого полюса (20 витков с генератора), а затем при помощи пайки соединял катушку в единое целое.
Сматывая и проводя промежуточные замеры дошел до нужного числа витков. По замерам хорошо прослеживались изменения характеристик генератора на разных нагрузках.
Всего провел 15 опытов!
Построил график по результатам замеров.
Он ни в коем случае не претендует на график реальных характеристик генератора, т.к. замеры проводились на нелинейной нагрузке и на разной скорости вращения двигателя (старался приблизительно одинаковые обороты держать), но общую картину он показывает.
По графику видно почему я намотал 150 витков в "финальной версии" генератора.
В итоге генератор, при непосредственном подключении нагрузки (без регулятора напряжения и диодного моста) выдавал на нити 55Вт - 17,2В, 55+60Вт - 12,5В.
Еще одно. В связи с увеличением тока генератора надо поменять разъем на более мощный, соединяющий силовую обмотку генератора с регулятором напряжения, для сохранения возможности снятия двигателя со скутера.
Работа над генератором завершена. Переходим к регулятору напряжения.
2. Регулятор напряжения.
Я применил самую простую схему шунтирующего регулятора. Вот она.
Стабилизатор состоит из мостового выпрямителя VD3, шунтирующего симистора VS1, цепи задающего стабилизатора VD1, VD2, R1, R2 и конденсатора фильтра С1. Работает стабилизатор следующим образом. Ток генератора, выпрямленный мостом, заряжает конденсатор фильтра до тех пор, пока напряжение на нем не превысит напряжения одного из задающих стабилитронов VD1 или VD2. Как только это произойдет, симистор откроется, шунтируя (закорачивая) силовую обмотку генератора. Ключевой режим симистора обеспечивается его свойством самостоятельно поддерживать открытое состояние. Запирание симистора происходит в момент смены полярности напряжения в конце полупериода. Ценной особенностью регулятора является то, что напряжение на входе, выходе и всех элементах схемы не превышает номинального (14 В).
Тип и номиналы элементов приведены на рисунке со схемой. Стабилитроны подбираем с таким расчетом чтобы напряжение на регуляторе при всех режимах не превышало 14,4В.
Регулятор собираем на охлаждающем радиаторе навесным монтажом. Все элементы размещаем на радиаторе кроме стабилитронов, сопротивлений и фильтрующего конденсатора. Радиатор берем от компьютерного процессорного вентилятора (кулера). Поверхность радиатора, на которую крепим элементы, должна быть гладкая, в идеале полированная.
--------------------------------------
Примечание. Вместо диодного моста КВРС можно собрать мост на диодах Шоттки, но я не знаю есть ли готовые мосты ампер так на 20 хотя бы. Можно использовать "полумосты" - два диода с общим анодом или катодом в корпусе ТО-220, при условии что найдется "комплементарная "пара. Это самый удобный вариант, но можно и из отдельных диодов мост собрать.
На диодах Шоттки меньше падение напряжения (0,3-0,4В против 0,7-0,8 на кремниевых диодах), что позволяет снизить потери в диодном мосте.
--------------------------------------
Для крепления диодного моста и симистора в радиаторе сверлим 2 отверстия диаметром 2,5мм и нарезаем в них резьбу 3мм. Для улучшения теплоотдачи от диодного моста и симистора применяем теплопроводящую пасту КТП-8 или подобную, нанеся ее тонким слоем на теплоотводящие поверхности элементов перед их закреплением на радиаторе.
Примечание. Можно взять небольшой кулер, оставив вентилятор и подключив его к выходу регулятора. Для увеличения ресурса вентилятора лучше установить регулятор оборотов с датчиком температуры. Получим в итоге довольно компактную конструкцию. Но применение вентилятора снижает надежность конструкции, т.к. при выходе его из строя симистор или один из диодов моста могут сгореть из-за перегрева и высокое/переменное напряжение будет подано в схему скутера со всеми вытекающими.
Итак, получаем такую конструкцию.
После окончания монтажа заливаем все элементы изоляционным лаком или эпоксидной смолой. Оставляем свободные выводы для подключения стабилитрона, чтобы подобрать напряжение 14-14,5В на выходе регулятора.
Подключаем регулятор и проверяем способности силовой установки целиком. В моем случае она выдает напряжение 11,8-12В на нагрузке в 115Вт (две нити галогенной лампы Н4 55Вт + 60Вт). Очень хороший результат по сравнению с оригиналом.
Закрепляем регулятор в проветриваемом, чистом месте. Я поставил его на место родного регулятора при помощи металлической скобы.
А вот всё в сборе.
Итак мы получили более 100Вт от электроустановки скутера. Теперь можно приступать к распределению всей полученной в наши руки мощности.
Я ставил целью приемлимую величину напряжения в диапазоне мощности 55-100Вт. Потребители:
- Галогенка 55Вт - дальний свет Hella FF-50
- Ручки с электроподогревом на 30Вт.
- ну и мелочевка разная.
Итак, поехали.
С "японцами" по части повышения мощности генератора особых проблем не возникает - провода в генераторе перепаял и ставь регулятор напряжения. В моем случае так просто не получилось, т.к. генератор имеет две раздельные силовые обмотки. Поэтому пришлось прибегнуть к перемотке генератора.
1. Перемотка генератора.
Оригинальный генератор имеет 3 обмотки: силовую, зажигания и регулятора напряжения. Силовая обмотка диаметром 0,8мм занимает 3 полюса статора генератора, регулятора напряжения – 2 и зажигания (которая в пластиковом корпусе) – 1.
Силовая обмотка не могла запитать галогенную лампу мощностью 55Вт даже с отключенными задним габаритом и подсветкой приборной панели (карбюратор с электрическим обогатителем не отключен).
Для применения шунтирующего регулятора напряжения необходимо перемотать генератор. Для этого сматываем силовую обмотку и обмотку регулятора напряжения. Затем наматываем новую обмотку на 5 полюсах статора. Обмотку зажигания не трогаем.
Новые обмотки наматываем проводом диаметром 1,8мм. У меня ушло 9,5-10м провода. Общее число витков новой обмотки – 150 (30 витков на каждый полюс). Число витков подобрано экспериментально. При этом генератор выдает более 110Вт. Схема намотки провода приведена на рисунке.
На каждый полюс наматываем провод в указанном на рисунке направлении витком к витку.
После окончания намотки можно пропитать обмотки изоляционным лаком ГФ-95 или любым другим изоляционным лаком. Я не пропитывал из-за отсутствия лака.
В качестве выводов силовой обмотки применяем гибкий медный провод сечением 2,5мм2. Собираем генератор до кучи.
--------------------------------------
Внимание! Число витков и диаметр провода подобраны только для данного типа Пьяджевских генераторов (шестиполюсный на первом фото). Для других моделей от Piaggio и генераторов других производителей число витков и диаметр провода необходимо подбирать.
--------------------------------------
Я два раза наматывал генератор разным проводом. Первый раз 380 витков. Снял характеристики на двух разных нагрузках 55 ваттной нити галогенной лампы и на двух нитях 55+60Вт. Результаты - 16В в первом случае и 9В во втором.
--------------------------------------
Примечание. В качестве нагрузки применялась одна и таже галогенная двухнитевая лампа. Вот ее характеристики и замеры нагрузки при постоянном токе:
- Нить 55Вт при напряжении 12,04В ток составил 4,44А, следовательно мощность 53,46Вт, сопротивление (расчитаное) - 2,71 Ом.
- Нить 60Вт: 12,01В * 4,89А = 58,73Вт, 2,45 Ом.
- Нить 55+60Вт: 11,82В * 8,7А = 102,83Вт, 1,36 Ом.
--------------------------------------
Перемотал во второй раз более тонким проводом. Влезло 550 витков. Получил 9В и 3В. Стало ясно, что надо по числу двигаться в меньшую сторону.
Наматывать еще раз я не стал, просто перекусил провод между катушками и для каждого следующего замера сматывал по 4 витка с каждого полюса (20 витков с генератора), а затем при помощи пайки соединял катушку в единое целое.
Сматывая и проводя промежуточные замеры дошел до нужного числа витков. По замерам хорошо прослеживались изменения характеристик генератора на разных нагрузках.
Всего провел 15 опытов!
Построил график по результатам замеров.
Он ни в коем случае не претендует на график реальных характеристик генератора, т.к. замеры проводились на нелинейной нагрузке и на разной скорости вращения двигателя (старался приблизительно одинаковые обороты держать), но общую картину он показывает.
По графику видно почему я намотал 150 витков в "финальной версии" генератора.
В итоге генератор, при непосредственном подключении нагрузки (без регулятора напряжения и диодного моста) выдавал на нити 55Вт - 17,2В, 55+60Вт - 12,5В.
Еще одно. В связи с увеличением тока генератора надо поменять разъем на более мощный, соединяющий силовую обмотку генератора с регулятором напряжения, для сохранения возможности снятия двигателя со скутера.
Работа над генератором завершена. Переходим к регулятору напряжения.
2. Регулятор напряжения.
Я применил самую простую схему шунтирующего регулятора. Вот она.
Стабилизатор состоит из мостового выпрямителя VD3, шунтирующего симистора VS1, цепи задающего стабилизатора VD1, VD2, R1, R2 и конденсатора фильтра С1. Работает стабилизатор следующим образом. Ток генератора, выпрямленный мостом, заряжает конденсатор фильтра до тех пор, пока напряжение на нем не превысит напряжения одного из задающих стабилитронов VD1 или VD2. Как только это произойдет, симистор откроется, шунтируя (закорачивая) силовую обмотку генератора. Ключевой режим симистора обеспечивается его свойством самостоятельно поддерживать открытое состояние. Запирание симистора происходит в момент смены полярности напряжения в конце полупериода. Ценной особенностью регулятора является то, что напряжение на входе, выходе и всех элементах схемы не превышает номинального (14 В).
Тип и номиналы элементов приведены на рисунке со схемой. Стабилитроны подбираем с таким расчетом чтобы напряжение на регуляторе при всех режимах не превышало 14,4В.
Регулятор собираем на охлаждающем радиаторе навесным монтажом. Все элементы размещаем на радиаторе кроме стабилитронов, сопротивлений и фильтрующего конденсатора. Радиатор берем от компьютерного процессорного вентилятора (кулера). Поверхность радиатора, на которую крепим элементы, должна быть гладкая, в идеале полированная.
--------------------------------------
Примечание. Вместо диодного моста КВРС можно собрать мост на диодах Шоттки, но я не знаю есть ли готовые мосты ампер так на 20 хотя бы. Можно использовать "полумосты" - два диода с общим анодом или катодом в корпусе ТО-220, при условии что найдется "комплементарная "пара. Это самый удобный вариант, но можно и из отдельных диодов мост собрать.
На диодах Шоттки меньше падение напряжения (0,3-0,4В против 0,7-0,8 на кремниевых диодах), что позволяет снизить потери в диодном мосте.
--------------------------------------
Для крепления диодного моста и симистора в радиаторе сверлим 2 отверстия диаметром 2,5мм и нарезаем в них резьбу 3мм. Для улучшения теплоотдачи от диодного моста и симистора применяем теплопроводящую пасту КТП-8 или подобную, нанеся ее тонким слоем на теплоотводящие поверхности элементов перед их закреплением на радиаторе.
Примечание. Можно взять небольшой кулер, оставив вентилятор и подключив его к выходу регулятора. Для увеличения ресурса вентилятора лучше установить регулятор оборотов с датчиком температуры. Получим в итоге довольно компактную конструкцию. Но применение вентилятора снижает надежность конструкции, т.к. при выходе его из строя симистор или один из диодов моста могут сгореть из-за перегрева и высокое/переменное напряжение будет подано в схему скутера со всеми вытекающими.
Итак, получаем такую конструкцию.
После окончания монтажа заливаем все элементы изоляционным лаком или эпоксидной смолой. Оставляем свободные выводы для подключения стабилитрона, чтобы подобрать напряжение 14-14,5В на выходе регулятора.
Подключаем регулятор и проверяем способности силовой установки целиком. В моем случае она выдает напряжение 11,8-12В на нагрузке в 115Вт (две нити галогенной лампы Н4 55Вт + 60Вт). Очень хороший результат по сравнению с оригиналом.
Закрепляем регулятор в проветриваемом, чистом месте. Я поставил его на место родного регулятора при помощи металлической скобы.
А вот всё в сборе.
Итак мы получили более 100Вт от электроустановки скутера. Теперь можно приступать к распределению всей полученной в наши руки мощности.
Комментариев нет:
Отправить комментарий