Stranica za edukaciju o radu regulatora napona na motociklu

   Kako znati koja je razlika izme

đu raznih tipova regulatora/ispravljača za motocikle?

   Najjednostavnije je to pokazati simulacijom rada regulatora. Predstaviti ćemo više načina rada regulatora u jednostavnom web java skript simulatoru. Simulator je interaktivan i postavljanje pokazivača na bilo koji element pokreće prikaz simuliranih podataka koji su vezani uz to. Pokazivač iznad iscrtanog dijagrama pokreće osvjetlejnje dijela sheme na koji se taj dijagram odnosi, ali i se to događa i u obrnutoj situaciji kad se odgovarajući dijagram osvjetli ako se pokazivač nalazi na dijelu sheme na koji se dijagram odnosi. Također, moguće je editiranje i izmjena sheme u simulaciji kao i spremanje podataka na vaš kompjuter te spremanje sheme u SVG ili png formatu.

   Sklopovi prikazani u ovim simulacijama su samo principjelni i praktično su teško primjenjivi. Nemojte pokušavati uraditi uradi sam projekt na osnovu tih principjelnih shema. Mnogi realni poluvodiči bi pregorili da se koriste na način koji ovdje "simuliran".

   Trofazni standardni shunt regulator

   Kod ovog regulatora se nakon postizanja zadanog napona radi kratko spajanje statora. Struja teče i kroz neku od dioda koja ispravlja plus. Ovaj tip regulatora može biti i sa tiristorima koji rade kratki spoj na masu. Prednost ove izvedbe je što se okidna struja grana samo na tiristore koji mogu uraditi kratki spoj, a ne na sva tri tiristora. Smanjenjem opterećenja se povećava struja kratkog spoja. To je važno znati. Ugradnja farova koji manje troše struje samo povećava struju kratkog spoja. U simulaciji se može podešavati broj okretaja motora. Kliknite na donju sliku da pokrenete simulaciju u novom tabu. Simulacija tog regulatora u slučaju prepunjavanja i moguće privremeno rješenje je na stranici "Što učiniti kad regler prepunjava?".

Trofazni cirkularni shunt regulator

   Kod ovog regulatora se nakon postizanja zadanog napona radi također radi kratko spajanje statora. Struja kratkog spoja ne teče  kroz diode te je to pozitivna stvar kod regulatora Prednost ove izvedbe je što se okidna struja grana samo na tiristore koji mogu uraditi kratki spoj, a ne na sva tri tiristora. Smanjenjem opterećenja se također povećava struja kratkog spoja. To je važno znati. Ugradnja farova koji manje troše struje samo povećava struju kratkog spoja. U simulaciji se može podešavati broj okretaja motora. Kliknite na donju sliku da pokrenete simulaciju u novom tabu.

   Princip rada trofaznog serijskog reglera za visoke frekvencije (Shindengen SH847)

   Prikazana simulacija samo ukazuje na mogući princip rada regulatora/ispravljača Shindengen SH847. Simulacija omogućava podešavanje napona, broja okretaja i kapaciteta kondenzatora između gatea i katode tiristora. Također omogućava izbor između dva načina rada. Ispravljanje struje se vrši sa 3 tiristora u plusu i tri tiristora u minusu. Okidanje tiristora u minusu je slično kao u simulaciji SH775, a okidanje tiristora u plusu se izvodi kontrolom rada oscilatora koji preko kondenzatora pumpa strujne impulse za gateove tiristora u plusu. Bitna stvar za kontrolu ispravljanja trofaznog ispravljača u ovom slučaju je korištenje 6 tiristora za ispravljenje bez dioda. Taj sklop naravno u praksi ima isti problem kao i jednostavni serijski regulator/ispravljač: prekid spoja s akumulatorom je najčešče fatalan. Simulacija pokazuje kako se ponaša ispravljač od 6 kontroliranih tiristora na visokom broju okretaja motora. Ispravljeni strujni impulsi su kraći i kontrola napona je puno bolja s manje valovitosti neko kod jednostavnog serijskog reglera. Važno je obratiti pažnju da se okidanje tiristora za plus i minus mora vremenski preklopiti. Tiristori za minus ne mogu biti okinuti, ako za to vrijeme ne traje okidni impuls za plus tiristore. Impulsni režim rada to maksimalno sinkronizira, a analogni režim pati zbog neusklađenosti i stvara veću valovitost izlaznog napona. Klikinite na donju sliku da pokrenete simulaciju.

Princip rada trofaznog serijsko-paralelnog reglera za visoke frekvencije (3FHVSP)

   Prikazana simulacija pokazuje način na koji serijski regulator radi na visokom broju okretaja aktiviranjem cirkularnog shut principa koji je tu najefikasniji za deblokadu tiristora serijskog dijela ispravljača. Nivo struje kod deblokade je višestruko manji od ispravljene struje. Deblokada uobičajeno traje kratko, eventualno se ponovi ako nije uspjelo. Regulacioni krug cirkularnog shunt regulatora je u 3FHVSP regulatoru drugačiji jer mora biti usklađen s serijskim regulacionim krugom.
   Naravno ova simulacija ukazuje samo na princip rada, ali ne i kako to izgleda na našem 3FHVSP regulatoru. U simulaciji je moguće mijenjati broj okretaja i uključiti ili isključiti dio potrošača. Klikinite na donju sliku da pokrenete simulaciju. Za usporedbu možete pokrenuti i simulaciju trofaznog cirkularnog shunt regulatora te vidjeti koja je to velika razlika u struji kroz shunt tiristore osobito na visokom broju okretaja. Karakteristika AC generatora i tereta je u obadvije simulacije jednaka. Ne pokušavajte uraditi DIY sklop prema ovoj simulacionoj shemi jer vam sklop vjerojatno neće raditi kako treba i ubrzo će se pokvariti.

   Standardni 3FHVSP regulator s kontakt+ žicom donekle omogućava punjenje akumulatora kada dođe do kratkog spoja statora na masu. Što konkretno treba učiniti piše u tekstu "Povijest nastanka 3FHVSP regulatora". Klikom na ovaj link ćete pokrenuti principjelnu simulaciju 3FHVSP regulatora s mogućnosti aktiviranja greške na statoru i haka na regulatoru. Hack isključuje serijski regulator.

Zaklju

čak

   Usporedbom ovih simulacija nameće se zaključak da simulacija SH847 daje najbolju regulaciju napona iz najmanje opterećenje statora. 3FHVSP regulator tek nešto više opterećuje stator zbog korištenja shunt regulatora za gašenje tiristora kad napon krene nekontrolirano rasti kod visokog broja okretaja mašine. Ipak u stvarnom svijetu, valovitost napona koja se događa na 3FHVSP simulatoru se uopće ne vidi kod mjerenja. Sve se događa u stotinkama sekunde. Napon na realnom 3FHVSP regleru je izuzetno stabilan. Također, višegodišnje korištenje 3FHVSP reglera nije loše utjecalo na trajnost akumulatora. Razlog je vjerojatno u tome što olovnim akumulatorima paše neka AC struja (princip desulfatizacije), ali budući da je regulacija napona precizna, AC struja prema akumulatoru nema veliku amplitudu koja bi štetila trajnosti akumulatora. Imamo čak i iskustva korisnika ranije verzije 3FHVSP regulatora gdje je akumulator znao trajati i do 7 sezona.

Princip minimalnog trofaznog potpuno serijskog regulatora/ispravlja

ča s mjernom žicom na Kontakt+

   Ova principjelna shema je minimizirani sklop identičnog principa rada kao i simulacija SH847. Okidanje tiristora za plus i minus je odlično sinkronizirano te radi na visokim frekvencijama bez problema. Za oscilator je korišten LM555 kojeg se kontrolira naponskim komparatorom. LM555 je tu ujedno oscilator i driver za okidne impulse preko 330nF kondenzatora. Simulacija ima mogućnost promjene broja okretaja motora. Mjerenja napona se radi preko ulaza Ignition+.

   Ipak realno LM555 radi do maksimalno 16V. Tako da, premda je sklop gotovo pa pogodan za urad sam projekt, opasno je osjetljiv na povišeni napon akumulatora. Rješenje je i da se LM555 zamijeni sa UC3845 koji na sebi ima komparator, oscilator i impulsni driver, a može izdržati napon do 30VDC. Simulaciju pokrenite klikanjem na sliku ispod.

Princip trofaznog potpuno serijskog regulatora/ispravlja

ča s mjernom žicom na Kontakt+ V2

   Ova principjelna shema je poboljšani minimizirani sklop s identičnim principom rada kao i simulacija SH847. Tiristorsko okidanje za plus i minus je savršeno sinkronizirano i radi na visokim frekvencijama bez problema. Korišteni oscilator je LM555, kojim upravlja komparator napona. Za LM555 je dodan 12V diskretni low drop stabilizator koji se ujedno koristi i kao referentni napon za komparator. LM555 je također oscilator i pokretač za okidačke impulse putem kondenzatora od 330nF. Simulacija ima mogućnost promjene brzine motora. Mjerenja napona vrše se putem ulaza Ignition+. Podešavanje izlaznog napona je moguće promjenom vrijednosti otpornika 270K.

   Ovaj principjeli dijagram je dotjeran da bi skoro mogao biti uradi sam projekt. 12V stabilizator omogućava zaštitu LM555 od mogućeg previsokog napona. Ostaje samo jedan ključni element koji možda neće raditi dobro - BUL3P5. I kojeg bi možda trebalo, uz sitne izmjene sheme, zamijeniti s P kanalnim mosfetom za visoki negativni napon. Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod.

Princip serijskog regulatora/ispravlja

ča za dvostruki monofazni generator s izlazom za žaruljicu i mjernom žicom Kontakt+

   Ova principjelna shema je primjena istog komparatora napona u spoju s dva monofazna namotaja statora i dodatkom NPN izlaza za žaruljicu koji se uključuje ako AC generator ne daje napon. Mjerenja napona se radi na Kontakt+(Ignition) žici. Postoji taster za simulaciju prestanka rada AC generatora. Broj okretaja mašine je podesiv. rpm=frekvencija*10. Budući da AC generator nije trofazni, sklop u serijskom spoju nema problema s visokim brojem okretaja mašine.

   Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod.

Princip serijskog regulatora/ispravlja

ča za monofazni uzemljeni AC generator

   Ova principjelna shema regulatora/ispravljača za monofazni uzemljeni AC generator. Tiristor je okidan mosfetom kontroliranim komparatorom napon. Broj okretaja mašine je podesiv. rpm=frekvencija*10. Zbog poluvalnog principa ispravljanja, dobiva se manje struje kod ispravljanja. Ova metoda se obično koristi za dopunjavanje akumulatora bez velikih potrošača.

   Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod.

Princip tiristorskog 6VAC shunt regulatora za svjetla

   Ova principjelna shema regulatora koristi dva tiristora za shunt regulaciju napona 6VAC za svjetla. U simulaciji je moguće isključiti jedan od tiristora (uz pomoć SW1), a da sklop i dalje radi istu funkciju. Zato ti regulatori imaju samo jedan tiristor. Sklopu je dodan krug za korekciju reguliranog rms napona na višem broju ukretaja. Taj dio poboljšava regulaciju da regulirani rms napon ne ode previsoko. Regulirani napon se ograničava do 7VAC. Moguće je isključiti dodatni krug (uz pomoć SW2) i vidjeti kako tada radi regulacija napona ovisno o broju okretaja mašine. Broj okretaja mašine je podesiv. rpm=frekvencija*10.

   Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod.

Princip linearnog 6VAC shunt regulatora za svjetla

   Ova principjelna shema regulatora koristi punovalni ispravljač i PNP darlington tranzistor kao aktivno trošilo viška snage. Prednosti su velika stabilnost regulacije i male EM smetnje te manje operećivanje AC generatora nego verzija s tiristorskom regulacijom. Nedostatak je pojačano grijanje PNP darlington tranzistora. Broj okretaja mašine je podesiv. rpm=frekvencija*10.

   Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod.

Princip rada SPER dual point serijskog regulatora

    Posebnost dual point regulatora je u što prvenstveno brzo (mala RC konstanta u filteru) regulira minimalni napon na svojim stezaljkama na 14,3VDC. Posljedica toga je da će se kod veće struje podizati prosječni napon proporcionalno unutrašnjem otporu instalacije do akumulatora. Da bi to dizanje napona ograničili u dual point regulatora koristimo dodatni regulacioni krug s dužom RC konstantom u filtru koji tada ograničava srednju vrijednost napona na stezaljkama regulatora na 14,6V. Tako se regulator dobro snalazi na instalaciji sa manjom i većom impedancijom te ne ugrožava akumulator mogućim visokim naponom. Cilj je da se napon na akumulatoru održava na oko 14,3VDC ili više.

   Dual point regulator ima smisla samo na serijskom tipu regulatora. Na paralelnom (shunt) regulatoru ne bi mogao raditi tu funkciju. Tamo bi regulator srednjeg napona bio glavni regulator, a sa kraćom RC konstantnom bi bi mali regulator koji bi pazio na maksimalnu vršnu vrijednost napona prema akumulatoru.

   Shema nije praktično testirana. Samo u simulatoru. Pokrenite simulaciju klikom na sliku ispod. Možete podešavati broj okretaja i impedanciju instalacije/akumulatora. S prekidačem SW1 možete isključiti regulator srednjeg napona te uočiti razliku u reguliranom naponu kada je simulirana visoka impedancija instalacije.