Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Alternator jako silnik do roweru

Marcin1326 20 Sep 2007 19:59 33258 39
lampy.pl
  • #1
    Marcin1326
    Level 13  
    Czy alternator może pracować jako silnik prądu przemiennego 12V? Chciałbym zrobić rower elektryczny z wykorzystaniem alternatora. Czy taka idea jest słuszna? Czy ktoś może podać orientacyjną sprawność jakiś konkretnych alternatorów?
  • lampy.pl
  • #2
    submariner
    Level 32  
    zobacz tutaj:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic433441.html
    sprawnosc alternatora jako silnika powinna byc wyzsza niz jako generatora pradu zdecydowania najwyzsza tzn wieksza ok 15% jesli zastosujesz wirnik ze stalymi magnesami chociaz moc moze byc nieco mniejsza.
  • lampy.pl
  • #3
    dłubacz
    Level 13  
    Nie, alternator się do tego nie nadaje, ponieważ jest to trójfazowa prądnica prądu stałego. Aby się obracał należałoby go zasilić prądem zmiennym trójfazowym po usunięciu układu prostowniczego i zasilić wirnik napięciem stalym. Do takich celów jak chcesz nadają się zwykłe prądnice prądu stałego np od starego malucha(rocznik do 1986 o ile dobrze pamiętam)
  • #4
    Marcin1326
    Level 13  
    Dzięki za odpowiedzi
    Prądnice od malucha mają małą moc. Wiem, że alternator trzeba zasilić prądem zmiennym. Czy musi to być sinus czy mogę np. mikroprocesorem wygenerować sobie prostokąt?
    submariner: mógłbyś mi wyjaśnić jak działa układ z Twojego linka(jakie przebiegi generuje)? Jak widzę jest to układ Twojego autorstwa.
  • #5
    submariner
    Level 32  
    oczywiscie ze moze byc prostokat ja zastosowalem mostek H tyle ze takie 1,5H bo 3 fazy jest 6 mosfetow , ktore poprzez drivey sterowane sa sekwencyjnie z cd 4017 , dokladnie chyba jest na schemacie , uklad wymaga przetwornicy podajacej napiecie dla gornych mos mostka H gdyz opornosc uzwojen jest bardzo mala i nie ma mozliwosci wysterowac gorne MOS - tej samej polaryzacji ze wzgledu na odkladajace sie dosc wysokie napiecie na zrodlach gornych mos .
    W twoim przypadku zastosowalbym zamiast stalego zegara dla cd4017 hallotron na osi silnika ktory regulowalby czestotliwosc impulso w zaleznosci od predkosci.
    Zachamowany-przeciazony taki silnik zatrzymuje sie w miejscu jesli czestotliwosc zegara jest zbyt wysoka a taka sytuacja wystapi np podczas gwaltownego hamowania.
  • #6
    Mje3sław
    Level 14  
    Nie ma sensu zasilać sinusem ani z jakiegoś generatora, bo powstanie wtedy silnik synchroniczny - nie za bardzo się do napędu nadaje. Trzeba zrobić układ komutacji taki jak do silnika BLDC. Istnieją takie układy nie potrzebujące dodatkowych czujników położenia - fabryczne dla modelarstwa, można taki układ spróbować zrobić samemu albo zastosować prostszy układ z czujnikami. Dodam jeszcze, że taki alternator 500W powinien nieźle palić gumy przy rowerze, pod warunkiem oczywiście, że wszystko będzie zrobione jak należy.
  • #7
    trebuch1
    Level 25  
    "alternator się do tego nie nadaje, ponieważ jest to trójfazowa prądnica prądu stałego."
    Bardzo mi sie to bezsensowne zdanie spodobało.
    A tak serio. Rower przecież będzie zasilany z akumulatora. Dlatego należy rozważać maszyny pradu stałego a najlepiej silniki. No chyba że zamiast plecaka na bagazniku bedzie posadowiony falownik.
  • #8
    dex
    Level 27  
    jeśli to ma być do uzytku to najprościej jakaś prądnica prądu stałego, akumulator i sterowanie PWMem, a jeśli to jakiś ekperyment to taki falownik do alternatora jest ciekawym pomysłem.
  • #9
    Jerzy Węglorz
    Level 39  
    Marcin1326 !
    Rowery z napędem elektrycznym są dostępne handlowo, ale nie są rewelacją na rynku. Stosowane są w nich silniki pradu stałego o mocy ok. 150 - 250W. Może się to wydawać niezbyt dużo, ale pamietaj o tym że rowerzysta dysponuje mocą swoich mięśni na poziomie ok. 100W.
    Teraz sprawa akumulatora: akumulator 12V samochodowy o pojemności 50Ah dysponuje energią 600Wh, czyli obciążając go mocą 120W można czerpać z niego energię przez 5 godzin. W istniejących konstrukcjach podawane jest zużycie energii elektrycznej na poziomie 1,1kWh na 100km, czyli na takim akumulatorze będzie można przejechać ok. 50km. Jeżeli dasz mniejszy akumulator, to oczywiście masz proporcjonalnie mniejsze "osiągi". Obciążanie akumulatora prądami większymi niż "10-godzinny" (przyjety jako "nominalny") powoduje, że jego pojemność maleje, a eksploatowanie akumulatora z głębokimi wyładowaniami skraca jego żywotność.
    Entuzjaści rowerów elektrycznych są "w siecni", np. tu: http://www.erower.prv.pl/

    Stosowanie przetwarzania pradu stałego na 3-fazowy nie poprawia sprawności takiego zestawu, ale radykalnie podnosi koszty.
  • #10
    dex
    Level 27  
    Myśle że kosztów to aż tak nie podnosi , to byłby układ niskonapięciowy. Stopień skomplikowania rosnie ale np. w pracy dyplomowej by się to liczyło - jako aspekt techniczny nie sensowność czy opłacalność.

    Na stronie atmela w aplikacjach są przykłady falowników dla silników bezszczotkowych.
  • #11
    Marcin1326
    Level 13  
    No to trzeba falownik czy można prostokątem ? :?:
    trebuch1: silniki prądu stałego o dużej mocy są drogie, a alternator używany kupię za około 100zł.
    submariner: Czy muszę stosować mostek H? Nie mogę po prostu sterować tak jak na załączonym schemacie poszczególnymi uzwojeniami? tzn, pokolei każde uzwojenie się włącza. Zrealizowałbym to na mikroprocesorze.
  • #12
    dex
    Level 27  
    wtedy byś miał silnik krokowy z małym momentem i szarpaniem. Musza pracować wszystkie cewki naraz co daje płynność i 'siłe', więc uzwojenia muszą być połączone np. w gwiazde.

    Sterowanie bezczujnikowe to naprawde wyższa jazda, i cały dział napedu elektrycznego. Z czujnikami jest to do zrobienia przez amatora programiste.

    Do wglądu.

    http://www.topas.de/hqn_cfs/2006_09_hiq_lsi/hiqn_lsi_sep06_web.html

    Alternator jako silnik do roweru

    Są też scalone sterowniki takich silników, także sensorless! i robi je kilka firm np Toschiba, Rohm czy Allegro.
    http://www.toshiba-components.com/products/DriverLSI/MotorControl/bldc_controllers.html
    ale to już nie ta satysfakcja. Może taki driver znalazł by w CD-romie??
  • #13
    submariner
    Level 32  
    jak kolega wspomnial wczesniej nie wystarczy przerywac prad w uzwojeniach potrzeba zamieniac jego kierunek. Co do gwiazdy niestety wiekszosc alternatorow nie ma wyprowadzonego srodka gwiazdy i pozostaje sterowanie takie jak dla trojkata.Druga sprawa to ze najlepiej uzyc alternatora 24V.
  • #14
    dex
    Level 27  
    Zaraz a po co nam środek ? chyba że coś źle kumam :wink: biorąc pod uwagę 12 V zasialnie to chyba 12 była by najlepsza , chyba że zależy nam na mniejszej mocy.
    Co do drivera z Cd-rom-a to się wycofuje bo widze że tamte silniczki są dwufazowe i zdaje się mają dodatkowe uzwojenia kontrolne zamiast sensorów halla, tracking focus-niech mnie ktoś porawi jesli się myle.

    Najlepsze sterowanie to sinus, potem trapez, i na końcu dwupoziomowe to z rysunku. Jeśli się myle prosze mnie poprawić. I nie bardzo rozumiem jak miał się zrobić silnik synchroniczny z alternatora, przecież czestotliwość bedzie zmienna.
  • #15
    submariner
    Level 32  
    "Zaraz a po co nam środek ? chyba że coś źle kumam Wink biorąc pod uwagę 12 V zasialnie to chyba 12 była by najlepsza , chyba że zależy nam na mniejszej mocy. "
    tensrodek jesli bylby do niego dostep to mozna kombinowac z pojedynczymi mozfetami przerywajcymi prad.(nawet przygotowalem taki sterownik tyle ze pomimo zapewnien fachowcow od alternatorow nie bylo dostepu do srodka gwiazdy-ktores stare fiat 125 podobno mialy, swoj silnik-alternator uzylem jako rozrusznik wiec na moment obrotowy nie mozna narzekac jest naprawde imponujacy, alternator od autosana)

    "Najlepsze sterowanie to sinus, potem trapez, i na końcu dwupoziomowe to z rysunku."

    Tu wlasnie jest odpowiedz - w powiazaniu z prostokatem zsilajacym uzwojenia - dokladnie to uzwojenie powinno byc pierwiastek z 2 wieksze ale i tak w regulatorze sa oporniki zapezpieczajace ok 0,07ohm(sa nimi 3 przewody doprowadzajace prad wykonane z pretow ze stali nierdzewnej-prety gwintowane M3 dl 1m , wmoim przypadku) wiec wieksze uzwojenie bedzie dodatkowym zabezpieczeniem , ktoryz z kolegow juz budowal podobny silnik i mial problemy ze sterowaniem gornych mosfetow mostka-przetwornica - od dluzszego czasu sie nie oddzywa pewno zawiesil prace ale zastosowl wlasnie alternator 12v i efekty byly zdecydowanie gorsze.
  • #17
    dex
    Level 27  
    Chodzi ci o to że z 12V akumulatora nie uzyskamy sinusa o 12 voltowej wartosci skutecznej?

    Co do górnych mosfetów to gdy wszystkie są typu N, musi byc driver np IR2130, albo do samych górnych max620(dla 12V da rade) albo albo górne typu P.
  • #18
    submariner
    Level 32  
    rozumiem ze nie zagladales do schematu u mnie driver jest na tranzystorach i steruje napieciem ok 40V z tym ze bramki sa zabezpieczone i zabezpieczenia obcinaja nap. do 16v , samo zasilanie to ok 24V i dla drivera napiecie podnoszone jest poprzez dodatkowa przetwornice ok 20V i sumowane do napiecia zailania. wiec jesli zrodla gornych mos sa nawet na potencjale +24V(a jest tak w momencie rozruchu bo opornosc uzwojen i rezystorow ograniczajacych-0,07ohm to prawie zwarcie) to bramki i tak sa otwierane 16V.
  • #19
    Rubik
    Level 15  
    dex wrote:
    I nie bardzo rozumiem jak miał się zrobić silnik synchroniczny z alternatora, przecież czestotliwość bedzie zmienna.



    Ten silnik MUSI być synchroniczny w ustalonych warunkach po to aby nie było poślizgu czyli aby nic sie nie indukowało w nieprzystosowanym do tego wirniku. Pozdro RUBIK
  • #20
    dex
    Level 27  
    Nie rozumiem. Przecież są w takich silnikach czujniki położenia wału, halla i w takt ich sygnałów jest sterowanie. Prędkość zalezy od częstotliwości sterowania. Czyli jest synchroniczny przecież dla każdej czestotliwości skoro są czujniki pola. Więc skąd ten poslizg?
  • #21
    Rubik
    Level 15  
    I nie bardzo rozumiem jak miał się zrobić silnik synchroniczny z alternatora, przecież czestotliwość bedzie zmienna.

    Czyli jest synchroniczny przecież dla każdej czestotliwości skoro są czujniki pola.


    To cytaty więc się zdecyduj - jest synchroniczny czy nie?? A tak poważnie to jak podałem MUSI byc synchroniczny a te czujniki halla czy inne metody są właśnie po to aby nie dostał poślizgu i się zwyczajnie nie zagotował. Pozdro RUBIK
  • #22
    submariner
    Level 32  
    ten silnik zachowuje sie jako synchroniczny i jest to nawet wymagane ale jego rospedzanie czy mocne hamowanie ktore zrywa ta synchronizacje wymusza stosowanie czujniko halla - posiada niezbyt duzy zakres synchronicznej pracy.
  • #23
    owurac
    Level 15  
    submariner, rozumiem że elektroniczna komutacja z wykorzystaniem czujników położenia nie dopuszcza do zerwania synchronizacji (jak w silnikach BLDC).

    A teraz pytanie od strony technicznej. Cy ktoś ma pojęcie jak powinien być zbudowany i gdzie umieścić taki (najprawdopodobniej hallotronowy) czujnik położenia wirnika. Gdzie i jak powinienem rozmieścić (chyba trzy) czujniki halla, tak aby nie zakłócało ich pole stojana. Dodam jeszcze. że mam przed sobą alternator z uzwojeniami połączonymi najprawdopodobniej w trójkąt i 14 biegunowym wirnikiem.

    Myślałem też o innym rozwiązaniu. Przy założeniu niewielkich zmian prędkości obrotowej (przynajmniej w czasie jednego obrotu) można dokonywać przełączania uzwojeń ze stałą częstotliwością i korygować ją co każdy obrót. Wymagałoby to zastosowania tylko jednego magnesu i jednego czujnika halla.

    Ewentualnie pozostaje jeszcze potraktowanie alternatora jak silnika sensorless BLDC. Jednak jak już ktoś napisał w tym czy jakimś innym wątku to trochę wyższa szkoła jazdy i nie wiem jakiego sprzętu do tego trzeba. Chociaż może w zakresie do kilkuset rmp zwykły AVR poradziłby sobie z takim sterowaniem.

    Pozdrawiam i czekam na Wasze opinie.
    Grześ
  • #24
    submariner
    Level 32  
    mysle , ze pomysl z 1 hallotronem jest wystarczajacy z tym ze po rozruchu-u mnie trwa ok 2s gdzie czestotliwosc na wejsciu cd4017 rosnie od 0 powinno nastapic przelaczenie na zegar z hallotronu , jego konstrukcja to albo 14 magnesow i po uformowaniu impulsow podac je na clk cd4017-w podobnym rozwiazaniu do mojego... albo stworzyc na mikrokontrolerze cos w rodzaju generatora "przewidujacego " jak zmienic zegar , drugie rozwiazanie bedzie chyba malo pewne np w przypadku gwaltownego hamowania.
    Hallotrony typu shwitch stosowane w wentylatorkach koputerow nie sa czule na zewnetrzne boczne pola wiec rozmieszczenie magnesow na jakiejs tarczy czy przylkejenie do walu z pewnoscia wystarczy.Ospbiscie przykleilbym 14 magnesow na jakims super glue na pierscieniu a potem jak wszystko zadziala - bo zapewnw bedzie jakas regulacja niezbedna-powinna byc mozliwosc regulacji tego pierscienia wzgledem walu to magnesy zalalbym np powipolem furmujac ladny pierscionek a potem calosc wkleil na wal -oczywiscie zaznaczajac wczesniej ustawienie .
    Diod z alternatora nie ma potrzeby demontowac - byc moze uda sie zrealizowac odzysk energii przy hamowaniu-np podczas hamowania podlaczyc ich wyjscie do akumulatora.
  • #26
    dex
    Level 27  
    co do odzysku to wydaje mi się że przy braku sterowania odzysk, hamowanie występuje samoistnie przez diody komutacyjne dołączone do mosfetów, pod warunkiem że akumulator jest cały czas dołączony.
  • #27
    submariner
    Level 32  
    z tymi diodami na stale to racja bo napiecie nigdzy przy pracy nie wyskoczy ponad zasilania, wystarczy aby tylko wzbudzenie caly czas pracowalo-hamowanie silnikiem a przy braku wzbudzenia luz. :)
  • #28
    owurac
    Level 15  
    Więc jeśli nie wyskoczy, to i nie będzie hamowania i odzysku przez te diody. Inaczej cały czas byłoby hamowanie. No chyba, że się mylę.

    IMHO do odzysku należałoby podnieść generowane napięcie o kilka woltów (wykonalne) i wyposażyć się w akumulator, który pozwalałby na ładowanie prądem takim jak rozładowujący przy napędzaniu silnika. A do tego trzeba by już całkiem sporej pojemności przynajmniej w przypadku akumulatora ołowiowego.
  • #29
    dex
    Level 27  
    no to może inaczej, wyłączyć sterowanie mostka odłączyć akumulator i załączyć na silnik jakiś opór nie dużej wartości. I hamujemy co prawda bez odzysku ale jednak.
    Czy gdyby alternator był 24V a akku 12 nie następowało by ładowanie odzyskowe przy wyłączeniu sterowania( napięcie powinno być większe)?
  • #30
    owurac
    Level 15  
    Przy sterowaniu silnikami szczotkowymi z wykorzystaniem mostka H stosuje się technikę hamowania polegającą na otwarciu obu dolnych, bądź obu górnych tranzystorów. Myślę, że w tym przypadku otwarcie wszystkich dolnych mosfetów również spowodowałoby hamowanie. Tylko że bez odzysku. Gdyby alternator był 24V a aku 12V to nie wykorzystamy w pełni możliwości alternatora.

    submariner: W silnikach BLDC stosuje się 3 czujniki halla rozmieszczone co 60stponi / ilość par biegunów wirnika, o ile dobrze zrozumiałem.

    ps. Wie ktoś może jaką charakterystykę back EMF (sinusoidalną, czy trapezoidalną) ma taki alternator? I jakie to ma znaczenie?