Funktion av Laddningsregulator Yamha F100

[Tirill 22]

Verkar finnas några här på detta forumet,som har bra kolla på El. Jag har en liten fundering beträffande min laddningsregulator enligt nedan:

Förra året så upptäckte jag att motorn inte laddade som den skulle. Bateriet var nästan tomt vid ett par tillfällen. Jag mätte batteri (=laddnings) spänningen under start o drift, och den varierade mycket utanför det intervall man kan förvänta sig. Kollade på lite olika amerikanska forum etc om jag kunde hitta något om funktionen på Yamhas laddningsregulator för den motorn. På vissa forum stog det att den hade en föreklad laddningsregulator,med i princip bara en likriktare.

I alla fall så köpte jag en ny regulator, och vips blev regleringen helt perfekt igen med en batterispänning på 14,4-14,8 volt, lite beroende på omständigheterna.

Nu till min fråga till El-nestorerna på detta forum. Hur kan en sådan regulator fungera så bra som den gör??

Generatorn är en sk trefasgenerator med vanliga permanentmagneter i svänghjulet som magnetisering. Faserna går in till gissningsvis en sexpulslkriktare i regulatorn. Ut är det två tampar, en plus till batteriet och en Jord.  Regulatorn har inga speciella kylflänsar, så den kan omöjligt leda bort överskottsspänning till jord alla engammal Engelsk motorcykel (dessa hade ju ofta en fet Zenerdiod under lampan, kyld av fartvinden)

Jag förstår rät o slätt inte hur regulatorn kan reglera den generatorn så bra som den gör.  Kan den köra in nån DC bakvägen i generatorn för att som en gammal transduktr mätta lindningarna med DC??

Det normala för en klassisk bil eller båtgenerator är ju att laddningsregulatorn reglerar magnetiseringen via en separat magnetiseringslindning.

Regulatorn är ju en tändstickask stor igengjuten burk som sittermed 2 st M6 skruvar.

Effekten ut från Generatorn är 12V, 20 A.  Den verkar inte bara reglera spänningen till 14,5 V ca utan även hålla ett öga på strömmen samt oxå temperturen på regulatorn .

Men var är regleringsfunktionen...? Någon....?

 

[Hammarobo 0]

Den ska reglera till jord. På regulatorn jag har så sitter den på en plåt med kylpasta emellan. Det är dit värmen tar vägen.

[Thomas-1 311]

Förmodligen är regleringen switchad, dvs styrs av pulsade transistorer som antingen leder fullt eller inte alls utan några mellanting, och kretsen blir därför inte heller särskilt varm?
Blir inte mycket värmeeffekt P eftersom naturlagen P=UxI på naturlagars vis alltid gäller.
I ledande tillstånd så är transistorns spänning U=nära noll, och ickeledande är istället strömmen I=noll. Att gångra med noll ger naturligtvis resultatet noll. Moderna switchtransistorer leder f.ö. bra, men även bottnade finns ändå ett litet spänningsfall U som alltså enligt formeln kan leda till överhettning om strömmen blir för hög.

Intressant med MC:ns lampkylda* zenerdiod, hade jag ingen aning om. :-)
Nutida zenerdioder som är referens för switchtransistorernas elektronik behöver bara klara små strömstyrkor eftersom transistorer ju är lättstyrda (har hög förstärkning).
Zenerdiod - eller motsvarande integrerad variant - behövs fortfarande som spänningsreferens för att regulatorn ö.h.t. skall veta vilken spänning som önskas. Spänningsvärdet är s.a.s. rent hårdvarumässigt orubbligt inbyggd i komponentens karakteristik ...
http://sv.wikipedia.org/wiki/Zenerdiod

Bil/ inbordar-alternatorer däremot har ju inga permanentmagneter utan reglering sker mycket lättare på elektromagnetens ström.
Dess styrka är - vad jag begripit hittills- bara nånstans runt 1/5 till 1/10-del av den utlevererade strömmens, borde ju underlätta med tanke på effektlagen ovan!? Behövs därför i normalfallet (typ 0 till 70 A:s alternator) ingen omväg via upphackande puls-elektronik, kan jag fundera??  (Alltså nåt helt annat än för direktreglerad permanentmagnets-baserad utbordarreglering där hela laddströmmen måste regleras, ungefär så?)

*) MC-tändspolar måste f.ö. också kylas litet av fartvind.
Haha, har bränt två stycken i båten innan jag fattade detta. Trots beskedlig primärström så överhettades de alltså utan fartvind. En vanlig bilspole med dubbelt så hög ström klarar sig däremot.

Senast ändrad av Thomas-1 | 16 juli 2012 | 16:58

[Tirill 22]

Jo, Thomas, du verkar vara inne på nåt där.... Kan vara rätt spår. Men i så fall kontigt att det inte är några passiva filter på utgången. Måste ju vara en skur med transienter där i så fall från chopperkretsen. Det gillar ju verkligen inte dagen elektonik etc.. Men visst, en del filtrereas ju bort av batteriets karaktäristik.

Jag vet från frekvensomriktar eoch annan kraftelektonik att det måste sitta LC filter etc för att dämpa dessa transienter.

Men jag har inget bättre förslag själv hur det kan tänka sfungera, bara det att det som stog i de amerikanska forumen, att detta inte är en fullgod regulator, utan bara mera en sexpulslikriktare, det tycks inte stämma. Vad jag kan iaktaga så är det en mycket väl fungerande regulator ala en bilregulataor etc, men frågan är fortfarande .....:Hur fungerar den?

 

[Thomas-1 311]

Är du helt säker på F100:ans laddprestanda?

Min lilla fundering ovan att fullt reglerad 20A:s laddning, utförd av en liten icke kylflänsförsedd regulatorburk, nästan måste kräva nån sorts elektroniskt fusk med typ choppring var alltså bara  en teori utifrån ditt påstående.

Blir om du ursäktar litet skeptisk, den senaste och förmodligen ladd-starkaste F100:an var väl från 2003? Och den har kombinerad likriktare/regulator med kylflänsar, enligt denna länk ...
http://www.boats.net/parts/search/Yamaha/Outboard/2003/F100TXRB/ELECTRICAL 1/parts.html

Kanske kan du via länkar källhänvisa och övertyga mig?
Tycker alltså annars precis som du att det verkar smått osannolikt, och även att eventuell choppring skulle kräva filter trots batteriets utjämnande effekt.

[2taktochel 3]

Man kan ju inte bara bränna upp eventuell överskottseffekt utan rimligen bryter man strömmen på något sätt då 14. x Volt uppnåtts. Kanske med en styrd likriktare av MOSFETar eller MOSFET efter likriktaren. Möjligen kan man switcha med för det finns ju redan induktans i generatorspolarna och kondensator kan man placera på rätt plats för att minimera eventuella störningar.

[Thomas-1 311]

Jo, så är det nog.
Börjar tro att likriktaren innehåller 6 tyristorer plus lite styrelektronik, tyristorn behöver ju bara tändas och slocknar sen behändigt av sig själv vid varje nollgenomgång.
http://www.motortroubleshooting.com/the-line-commutated-thyristor-rectifier-bridge.html

Har googlat förgäves efter volt & ampere för de tändsticksask-liknande likriktarna, för kanske är 20 A inga problem om den sitter mot kylande metall?
Manicken kallas väl också för SCR eller Silicon Controlled Rectifier.

I båt-vindgeneratorer så bränner man faktiskt överskottet för att hindra övervarv, men det är ju en helt annan historia.

Senast ändrad av Thomas-1 | 21 juli 2012 | 13:01

[2taktochel 3]

Jag har en JULA batteriladdare och den har Tyristor som reglerar. 20 A kan inte vara några problem . Särskillt som det fördelas på flera olika halvledare. Jag har MOSFET i min PWM styrning till elmotorn och den klarar 50 A utan problem och sitter skruvad på en AL låda. Att shunta effekt vill man undvika om det rör sig om mycket för då blir det värmeproblem.

[Tirill 22]

Ja, den kretsen som du letat upp exempel på verkar ju inte osannolik på kraftsidan. 

För att ytterligare lite belysa hur väl fungerande den är, så blev mitt batteri helt urladdat för ett tag sedan. Startade motorn på startkablar och sen fick generatorn ladda upp det relativt nya batteriet från scratch.  Laddspänningen gick direkt upp til 14,8, 14,9 volt, men efter ca 10 minuter började regulatorn dra ner utspänningen mot 13,6 ca. Min enda rimliga förklaring till detta är att det sitter en Övertempertur funktion i regulatorn, som drar ner spänningen/strömmen från generatorn om burken blir för varm.

Jag har oxå noterat att vintertid, vid körning i kalla temperaturer så höjer denladdspänningen med ett par tiondels volt. Denna funktion fanns ju åtmindstone tidigare på VOLVO etc för at ge lite extra kräm till batteriet på vintern.

Börjar såvitt ångra at jag inte behöll dengamla regulatorn för att försöka examinera den, trots den var ingjuten i epoxy etc.

Lutar åt att jag kopplar up ett oscilloscope på motorn innan jag vinterställer den. Brukar köra denen stund med färskvatten på gårdsplanen då. Det borde då gå att se om de teorier som framförst här har förankring i verkligheten.

Min lite vaga teori om att regulatorn på något sätt kunde mätta generatorlindningarna bakvägen med DC, tycks ju inte ha nån större förankring bland er som trots allt tycks veta vad ni talar om....

 

 

[Thomas-1 311]

Tirill skrev bl.a. ... För att ytterligare lite belysa hur väl fungerande den är, så blev mitt batteri helt urladdat för ett tag sedan. Startade motorn på startkablar och sen fick generatorn ladda upp det relativt nya batteriet från scratch.  Laddspänningen gick direkt upp til 14,8, 14,9 volt, men efter ca 10 minuter började regulatorn dra ner utspänningen mot 13,6 ca. Min enda rimliga förklaring till detta är att det sitter en Övertempertur funktion i regulatorn, som drar ner spänningen/strömmen från generatorn om burken blir för varm.

Låter underligt i mina öron, normalt orkar inte ens stora inbordares alternatorer med att genast dra upp spänningen till reglernivån 14,3 volt?
Traditionellt har ju dessutom utbordares laddkapacitet varit svag så den senaste tidens förbättring måste vara nåt i hästväg? Kanske hade du nåt spänningsfall i laddkabeln under de första tio minuterna, eller så var batteriet pyttelitet eller trots den ringa åldern svårt sulfaterat eller defekt??

Kolla länkens nedersta ruta angående inbordar-alternatorers beteende ...
http://www.skyllermarks.se/sv/artiklar/ett-batteri-till

Senast ändrad av Thomas-1 | 21 juli 2012 | 14:04

[Flummo 2]

Normalt används en tyristorbaserad shuntregulator till permanentmagnetgeneratorerna på moped/MC, när spänningen överstiger önskat värde tänds tyristorn och kortsluter generatorn till jord. Eftersom grejerna jobbar med växelström börjar det hela om från noll igen efter varje halvperiod.

Denna typ av generator har en kortslutningsström som är ganska måttlig (större än max utström @ arbetsspänning förvisso), och spänningsfallet över en tyristor är heller inte särskilt stort. Resultatet av det är att effektutvecklingen i regulatorn inte blir särskilt stor, särskilt inte så länge man även har batteri som laddas lite och förbrukare som drar ström.

[2taktochel 3]

Har du nåt schema på detta arrangemang? Min JULA laddare är sådan att den laddar fullt ända till max apänning uppnåtts på batteriet och sen spärras gatespäningen så tyristorn inte öppnar mer.

[Flummo 2]

http://mastercircuits.blogspot.se/2010/08/another-motorcycle-voltage-regulator.html

En trefasvariant.

 

Julaladdare låter mer som nått du pluggar i vägguttaget, såna går inte reglera på detta vis.

Senast ändrad av Flummo | 21 juli 2012 | 20:11

[2taktochel 3]

Tack för schemat. Visst shuntar den när spänningen blir för hög. Förmodligen bra när batteriet är dåligt för då får man i alla fall spånnning upp till 13.5 volt eller inställt värde till belysning mm .

JULA laddaren med 230V in av fabrikat Einhell laddar max vad trafon kan ge ända upp till batteriet är fulladdat då strömmm  till tyristorgaten stängs av.

Kollade för jag var inne och fifflade i laddaren så den passade användas till mitt kinesiska elverk vars spänning är högst varierande beroende på last och varvtal.

 

 

 

 

[Flummo 2]

Jo, transformatorer mår ju inte särskilt bra av att kortslutas, medan dessa generatorer inte har något emot det - tvärt om slipper man den tokhöga spänning dom vill ge om dom går obelastade. Har fått ut över 90V ur en 6V moppegenerator...

[2taktochel 3]

De flesta transformatorer har bra kopplingsgrad och blir därmed lågohmiga och gillar inte kortslutning. På sk belysningsspolar har man löst problemet med att varvtalet ökar spänningen genom att ha induktans i generatorspolen. Induktansen begränsar strömmen samtidigt som spänningen i viss mån stabiliseras om man har last. Min Tohatsu 30 a med belysningsspole har 8 mH och 1 ohm som generatorimpedans. Impedansen ökar då pga induktansen och den ökande frekvensen med ökande varvtal så spänning och ström i viss mån begränsas. I mott fall begränsas laddningsströmmen samt klarar störr e varvtalsområde än om induktansen var låg.

[Tirill 22]

Ja, det blev verkligen många bra och seriösa inlägg på denna tråd. Antagligen är det en av de exemplifierade kretsarna som ger regleringen. Funktionen blir ju då om jag inte tänker fel, att när tyristorerna har tänt så kortsluts i princip den lindningen resten av perioden fram till nästa nollgenomgång.

Förlusteffekten kommer då i lindningen i form av kopparförluster, järnförluster  etc, och genererar värme där. Dock bör ju inte detta spela så stor roll, då generatorspolarna är bultade i motorblocket som i sin tur kyls av motorns kylvatten.  Detta gör ju att regulatorn kan kortsluta bort stora energi mängder av den genererade effekten, utan att själv utsätta sig för allt för stor värme/effektutveckling.

Detta kan då i sin tur förklara att den tändsticksask stora regulatorn klarar att hantera regleringenav de 20 Amp så väl.

 

Dock så förstår jag fortfarande inte om det är en dylik reglering, hur man dämpar och hanterar transienterna. Men oscilloskopet skall fram till hösten om jag har tid. För att få visshet.

Sen har jag noterat att på senare årsmodeller, så har regulatorn fått lite kylflänsari aluminium. Detta kan ju dels bero på att det händer att regulatorn brinner, även på 20A modellen (förgasarmotor). Det kan oxå vara så att när den motorn fick  insprutning (kan vara 2003 t.ex.) så satte man in en lite större generator, och då kom det kylflänsar på regulatorn för att i normalfallet kunna hantera detta.

Slutligen en liten bild på hur engelsmännen löste regulatorproblemet på sina Mc på 50, 60 och 70 talet. En fet Zenerdiod placerad i fartvinden (ibland under lampan, ibland som på bilden nån annan stanns). Tror att ett typiskt värde på dom dioderna var 13,7 Volt.

 

 

Senast ändrad av Tirill | 22 juli 2012 | 10:59

Senast ändrad av Tirill | 22 juli 2012 | 11:01

[2taktochel 3]

Om man kortsluter lindningarna via tyristorer så gör man ju det på generatorsidan före dioderna. Och då kortsluter man en EMK med en induktans och resistans i serie och då blir det inga höga strömmar och transienter. Induktansen ser till att strömmen inte kan ändras momentant och då begränsas max frekvensen i den mindre transient som ändå finns av att gå från 14V till 0V. Dessutom sker detta nära generatorn så inga långa sladdar fungerar som antenner.

[Thomas-1 311]

Trevlig hoj, är det en JAP?

Jo, tror också att transienter inte är nåt problem när tyristorerna kan slockna strömlöst precis i nollgenomgångarna.

Inkopplingen ger som sagt rätt sävlig strömökning enligt sajten nedan. Är väl Lenz lag som gör spolar så strömtröga. Sluts kretsen i fig 12.14 fås en litet utdragen* strömökning enligt kurvan 12.17 ... http://www8.tfe.umu.se/courses/elektro/anakrets/tdv00/html/grupp5/analog5.html

*) Det där med 63% efter första tau:en verkar vagt bekant från skolbänken, är väl samma med kondensatorers volt-urladdning.

[2taktochel 3]

Jo Tau, tidkonstanten för köndensatorns urladdning är  Tau= RC medan för spolen gäller Tau=L/R .

Kondensatorn kan inte momentant ändra sin spänning medan spolen kan inte momentant ändra sin ström. Därför sävlig strömändring vid kortslutning med tyristorer. Försöker man kortsluta en kondensator blir det en rejäl smäll beroende på spänning och kapacitans.

Bryter man strömmen i en spole så ger den en spänningskick för att bibehålla sin ström. Används i magnettändning t.ex. 

Men i praktiken är det ju i mitt tycke lite fult att kortsluta och bränna energi istället för att bryta strömmen vid fullladdat batteri. Något miljömupparna borde ta tag i för onödig energiförlust som dessutom skapas av bensin.