Схема инвертерной электростанции

[fiowet]

Запустил свой fubag, искра пропала по причине плохого контакта массы. Электронный блок отключил совсем и обороты подбирал вручную. Итогом таких игр стал следующий вывод: для устойчивой работы на минимальном ходу необходим еще один шаговик который будет управлять воздушной заслонкой. Потому как если дроссельную заслонку поставить на минимум и обороты при этом будут минимум, то топливная смесь на мой взгляд не оптимальна и приходиться подбирать положение воздушной заслонки. Где-то в среднем положении обороты начинают расти, а в крайних положениях обороты падают. Дополнительный шаговик будет подбирать оптимальную топливную смесь, по типу как регулятор холостого хода на ижекторной машине.

[mika1]

А оптронная развязка обязательна для любого типа датчика,иначе от помех не избавитесь.

Если можно, немного подробнее. (тут проблемы и будут, с помехами). Вся контороллерная плата должна быть гальванически отвязана от обмоток, индуктивных датчиков, внешних инверторов и аккумуляторов и прочего? Развязка с оптопарой ведь для этого служит? Остальные помехи связаны с наводками на провода, оптопара ведь от них не защитит, помеху передаст, так же как и полезный сигнал? А оптический датчик и так развязан с генератором и зажиганием и пр. Как гальванически отвязаться при измерении рабочего напряжения, ведь оно напрямую меряется АЦП контроллера, после делителя?

[WatchCat]

Бороться с помехами можно развязкой и фильтрацией. Импульсы с датчика положения коленвала не должны искажаться,поэтому придется использовать оптронную развязку чтобы избавиться от того,что наводится на провода от датчика до платы. А вот показания АЦП можно фильтровать и усреднять. К тому же измеряемое напряжение,подающееся по проводам к делителю на плате - около трех сотен вольт. Сомневаюсь что на провода могут навестись помехи соизмеримой величны. На делителе и само измеряемое напряжение и помехи разделяться в сотню раз - и от помех ничего не останется. Но если глюки всё равно будут - то напряжение после делителя тоже можно на светодиод оптрона подавать. С линейностью измерений скорее всего будет плохо,но ее можно программно скорректировать,да и не нужна тут особо высокая линейность.

[mika1]

использовать оптронную развязку чтобы избавиться от того,что наводится на провода от датчика до платы

А как оптронная развязка (оптопара?) может убрать наводки на провода перед ней? Она вроде передает более-менее пропорциональный сигнал? Либо есть которые дискретно открываются-закрываются, типа симистора, но наводки могут и эту дискретную реакцию нарушить?

Наверное, лучше отвязать даже делитель, измеряющий напряжение, а то его ноль соединен с нулем платы и во время работы потенциал всей платы будет очень сильно прыгать, может на что-нибудь повлиять. Кроме того, если делать на 12-17 вольт, то их надо будет точно мерять, помехи уже сравнимы могут оказаться.

В штатном блоке эта система вроде не глючит, обороты хорошо регулирует, вроде напрямую проводов от датчика зажигания туда не идет, интересно как там сделано, может оттуда можно выковырять что-нибудь.

[WatchCat]

Помехи обычно наводятся синфазно на оба провода,а светодиод оптрона реагирует только на разницу напряжений между проводами.
Аналогично тому как в профессиональной звуковой технике используется симметричная линия и трансформаторная развязка для подключения микрофонов кабелями в десятки метров. Нам особо высокая линейность при передаче сигнала не нужна поэтому вместо трансформатора сойдет и оптрон.

[mika1]

Помехи обычно наводятся синфазно на оба провода,а светодиод оптрона реагирует только на разницу напряжений между проводами.

Спасибо! Я еще с оптронами дела не имел, не посоветуете, какие выбрать, на что внимание обращать при выборе?

Провода, идущие к шаговому двигателю, надо защищать? Могут наводки через драйвер двигателя на плату повлиять?

Еще вопрос про синхронный генератор -- какая мощность там тратится на систему возбуждения? Например, у того, который собираетесь приделывать к 154 двигателю?

[WatchCat]

По добыванию оптронов ничего не подскажу. Я радиолюбитель пожилой и сельский. Как выпаял полтора десятка лет назад горсть оптронов из некоего промышленного оборудования производства еще ГДР - там ими и пользуюсь.
А мощность для питания обмоток вохбуждения в мелких генераторах типично 20-50 ватт примерно

[mika1]

горсть оптронов из некоего промышленного оборудования

А там на выходе фототранзисторы, они сопротивление меняют?
Или бывает фотодиод на выходе, он, как понял, сам источником напряжения является, в зависимости от освещения светодиодом на входе. И там сейчас еще масса более сложных схем бывает, я треяюсь в выборе.

на таком как фубаге, с постоянными магнитами, сделать несколько выводов с обмоток, на разное напряжение. Скажем, если внешняя нагрузка падает, переключаемся на более высоковольтные выводы, зато сбавляем обороты, так, чтобы напряжение осталось прежним, и чтобы заслонку опять нужно было открыть почти полностью.

Можно и проще, без дополнительных выводов, управляемый выпрямитель на выходе обмоток, отсекает лишнее, типа скважность регулирует, чтобы слишком большое переменное напряжение в требуемое постоянное преобразовать.

Небось в штатном блоке так и сделано, там какие-то похожие на три тиристора детали, а ток при работе сильно скачет, причем, судя по показаниям цифрового мультиметра, скачет с некоторой периодичностью. Без осциллографа не понять. Только они почему-то не сделали обороты пониже на малых нагрузках.

[WatchCat]

А там на выходе фототранзисторы, они сопротивление меняют?

Да,просто меняется сопротивление.

[N114]

Про перемотку и выпрямление - перематывать магазинный однофазник на круглом железе лучше под многофазный. При этом лучше использование железа и пазов для забития медью. Количество фаз можно начинать от двух, но сильно больше трех имхо малоудобно.
Выпрямитель конечно сложнее одного моста и в нем еще есть важное колдунство - у каждого из трех мостов еще выгодно вешать конденсаторы коррекции км. Щас вот висит сборка из 6 хитановских с малым сопротивлением ESX 470 мкф на 35в. Но с ними есть проблема - ток почти на пределе и ощутимо греются. Имхо где-то по ватту на каждом итого около 6 вт потерь.
Но они таки позволяют при пихании в батарейки режима около 30а 30в держать обороты около 2500 вместо около 4000 и еще чуть экономить на возбуждении засовыванием в цепь возбуждеия куска нихромовой спирали. Но чуется перегреются эти мелкие буржуинские конденсаторы как-нить и станут расходникми или емкость быстро потеряют.

Вот вопрос знатокам конденсаторов - есть относительно дешевые варианты конденсаторов на около 500..1000 мкф и около 30..40в держащие ток переменный (однополярный) до 5..10а с малыми потерями (желательно меньше ватта) ? Желательно меньше 1000 руб за шт. Габарит и вес мало важен.

---

Про трансформаторы для понижения кипоровского напряжения - в нч 220/12 будут лишние потери в лишнем и толстопластинном железе. И попытка брать тяжелее по железу обломитцо - потери то в железе на перемагничивание пропорциональны массе железа. Поэтому оптимальный вч трансформатор под частоты кипоров в сотни гц должен быть из хотя бы тонкопластинного железа и минимально оптимальной массы.

Про 154 двс - по текущим успехам добычи из него зарядного току в батарейки получается выжимать без идеальной оптимизации 30а 30в - около 900вт при около 2500 об в мин, а Захару нужно около 200вт - значит если получится по инерционности тарахтеть на 1ххх об в мин - может быть достаточно экономично. Если напрячься на радиоэлектронику - можно вообще сделать электромаховик на реверсируемой вовремя электромашинке и помогать двс держать обороты еще меньше без доделки маховика. Ну пока мажется еще механика терпимо.

Многополюснсть особая даже при около 2000 об в мин еще без особой надобности - ну пульсят при этом обмотки малые десятки гц, но после даже трех мостов и трех фаз в нагрузке еще сотни гц пульсации и еле на осциллографе видны. Зато поменьше частотозависимых потерь в железе.

[WatchCat]

магазинах сейчас продают этот тип автономных электростанций ( бензо или дизель) , более экономичные и безопасные чем обычные.

Не надо слушать то что говорят в магазине. У них задача - _продать_ товар. У них и "пентиум-4 ускоряет интернет",помните?
Инверторные электростанции в нормальном своем режиме (без включения "форсажа") крутятся даже на несколько более высоких
оборотах чем типичные для генераторов евпропейского стандарта три тысячи. Следовательно,при равном рабочем объеме и кушают также либо не принципиально больше. Есть ровно одно,что они экономят - это количество используемого при изготовлении металла так как применяются 400гц электромашины. Пошло это из авиации - там очень давно используется этот прием в целях экономии взлетного веса. Ну так в самолетах оно понятно,а тут это выгодно только и исключительно производителю. Сэкономив килограмм алюминия на миллионной партии изделий - можно сразу разбогатеть.
А нам,пользователям, потом трахаться с ненадежными изделиями и платить свои деньги за замену регулярно дохнущих электронных блоков.
Есть только одно соображение,семь-десять лет назад оправдывавшее выбор инверторного генератора. Только в них были доступны моторы рабочим объемом 40-50куб см. Что действительно при равных оборотах давало экономию топлива. Но удачный мотор KG40 быстро перестали выпускать,а KG140 и KG144 кушают примерно одинаково и не намного меньше чем самый маленький доступный _сейчас_ мотор без инвертора - 154F(он же UP154) объемом 87куб см. Связано малое различие в расходе с очень широкими фазами газораспределения у KG140 и KG144. Их за счет расширения фаз до упора форсировали чтобы улучшить чисто маркетинговый показатель - соотношение масса/мощность. В результате 154 мотор кушает не настолько больше чтобы это было критично,зато не требует регулярной замены весьма не дешевых электронных блоков.
Я семь лет используют инверторные Кипоры для стационарного энергоснабжения своего дома и ежегодно меняю по 2-3 сдохших электронных блока,которые еще и добывать не так-то просто. Вон,весной заказывал через посредников доставку с сайта invertorov.net - оба заказанных блока пришли быстро но оба оказались дохлые. Заводская упаковка не вскрыта,никаких повреждений нет,но блоки не работают. Девять тысяч рублей в помойку. Пару лет назад был случай покупки блока в магазине "220 вольт". Блок после установки в генератор проработал сорок минут и умер. Дохли блоки и через 200-300 часов.
В итоге я решил "уездить" последние два двигателя и больше с инверторными генераторами дел не иметь как с очень неудачной и ненадежной конструкцией. Собираюсь заменить их на генератор с 154 двигателем. На forumhouse.ru можете почитать в генераторном разделе пользователя wcreader - он начал заниматься выработкой электроэнергии недавно и уже не стал связываться с инверторными генераторами. В результате на 154 двигателе получил КПД от топлива до электричества ВЫШЕ чем у меня на инверторных Кипорах. Не намного,но выше. И намного выше надежность потому что нет постоянно дохнущих электронных блоков.

[N114]

Выше то кпд это при выжимании почти киловата и засовывании его в достаточно большие и стационарные батарейки. А если генерить те 300 вт - то кпд будет явно ниже 10%. На малые сотни вт надо наверное повторять мелкие носимые зарядники которые кетайцы на примерно 139F двигателях делают.

[N114]

Про вч генераторы - раньше просто электростанции с вч генераторами были сильно дороже чем с нч бо в них был еще дорогой преобразовательный электроблок. Щас электроблоки как минимум под рисование прямоугольного напряжения сильно подешевели и разница в цене элст на одинаковом 154F двс с нч генератором и вч с лишним электроблоком примерно 2..3 круб. С нч генератором все еще дешевле, но он там сталеалюминиевый.
Про вч генератор идеи такие - длина обмоток там меньше и дорогой и тяжелой меди туда уйдет меньше и главное сопротивление потерь будет меньше. Может получится сделать повыше кпд. А фуфловый магнитопровод из толстых пластин надо бы заменить на тонкие, но может быть из-за существенно меньшей массы железа в килограмах таки потери будут терпимые.
Щас вот подумываю купить в сервисе вч генератор под 154 двс и попробовать из него зарядное сделать. Или подождать пока сервисы завалятся электростанциями в сборе с горелыми электроблоками и взять на тесты уж полный моноблок с двигателем. Но в той версии двс нету механического автостабилизатора оборотов (надо добавлять детали).

При меньшем сопротивлении потерь обмотки можно увеличивать емкость тех конденсаторов км без увеличения потерь из-за их добавочных реактивных токов в обмотках и мотать еще меньше и держать обороты меньше и жечь меньше газу.

[N114]

Еще вопрос про синхронный генератор -- какая мощность там тратится на систему возбуждения? Например, у того, который собираетесь приделывать к 154 двигателю?

Сопротивление обмотки возбуждения у ротора класса 2 киловата - около 30 ом, у ротора класса 1 киловат который обычно и висит на покупном в магазине 154 двс - около 20 ом. Приделывать ротор и статор киловатного класса к 154 двс нету надобности - они уже так в федерации и продаются. Вот двухкиловатную электромашинку приходится вешать через переходник между валами, по крышкам они одинаковы. При отдаче примерно номинальной мощщи статором на ротор киловатника можно подавать напряжение с батареек класса 24в - около 25..35в под током заряда в зависимости от электрохимии батареек. Итого на возбуждение можно тратить около 40 вт при генерации около киловата. Если еще напрячься и насувать по полюсам ротора могучих магнитов - мощщу возбуждения можно еще в разы убавить. Если генерить меньше - мощщу возбуждения имхо можно примерно пропорционально снижать. Есть еще бонусный момент от снятия возбуждения с батареек - получается генератор с параллельным возбуждением который похож на источник тока и его выходной ток зарядки батареек слабо меняется при изменении напряжения на батарейках при заряде без лишней стабилизирующей электроники. Но при обрыве зарядной цепи напряжение сильно растет и лишне греет обмотку возбуждения и может повредить конденсаторы км или че-нить хилое полупроводниковое, поэтому сначала лучше включать выход выпрямителя на батарейки и только потом (и после прогрева двс) включать возбуждение.

[N114]

А я сразу написал что ищется готовые решения

Так я вам сразу(на первой странице) и написал откуда можно взять эторешение(автар же не с потолка влепил его в свой преобразователь).Я юзаю такую бандуру:
Двигатель робин субару+ генератор 12В/150А+пн 12/220 с синусом на выходе.И большинство людей здесь юзают подобные бандуры.Поэтому то что вам надо никто не даст схему,следовательно или выдирайте 3й модуль из того что я предложил или ищите сами.

12в для киловатов это уж очень проблемно - на кремневых диодах большие потери, даже на шотковых, надо ставить мосфетные мосты, а это может провалить надежность.

Еще вопрос специалистам по радиодеталям - мож уже есть контроллеры мосфетных выпрямительных мостов с большим диапазоном напряжений ? Хотя бы до 150..200в ? Ато lt4320 тянет только до 70в, а на выходе генератора с номиналом 30в киловатной мощщи бывает до около 100в при номинальном возбуждении и при обрыве цепи заряда. Щас пока стоят унылые кетайские мосты KBPC5010 на писят ампер и киловольт за писят руб шт, но с них приходитцо сдувать мощщу сравнимую с расходом на возбуждение. Хочетцо иметь мосфетный выпрямитель с кремневыми мостами в резерве. Мостов нужно по числу фаз и делать аналог на штучных радиодеталях совсм мало охота. Под вторую версию собираю выпрямлялку на вишаевских кремневых мостах с уменьшеными потерями, но имхо там разница в проценты будет.

[Телекот]

мож уже есть контроллеры мосфетных выпрямительных мостов с большим диапазоном напряжений ? Хотя бы до 150..200в ?

А на дискретных элементах не подходит? Можно хоть на 1000в сделать, всё зависит от полевиков. Просто дело в том что высоковольтные полевики имеют большое сопротивление и начинают проигрывать диодам.

[N114]

мож уже есть контроллеры мосфетных выпрямительных мостов с большим диапазоном напряжений ? Хотя бы до 150..200в ?

А на дискретных элементах не подходит? Можно хоть на 1000в сделать, всё зависит от полевиков.

Т.к. мостов нужно по хорошему около 6 полных квадратных (12 ключей) или при типовых трех фазах минимум 6 ключей - схема на отдельных резисторах-компараторах получается весьма многодетальная. А условия ее функционирования рядом с тарахтящей системой достаточно тяжкие.

Есть конечно вариант такой - мост из 4 мосфетов (с стабилитронами и резисторами у затворов для высоковольтности). Но у нее есть проблема - у нее проводимость в обратную сторону равна прямой и подключать выключеный или без возбуждения генератор к батарейкам через нее низя. Можно это обойти добавкой еще одного ключа защиты на выход всей конструкции. Или даже фиг с ним одного низковольтного шотки бо вроде напряжение на нем при холостом ходе системы будет нулевое и можно таки ставить один низковольтный шотки с малым падением. Про это буду думать.

Схему с мудро управляемыми ключами по хорошему надо делать для решения гораздо более важной задачи автономной электроэнергодобычи - изготовления электроблока с управляемыми мостами под каждую обмотку для режимов и выпрямления в режиме тарахтения и запуска двс от обращенной электромашинки. Это делается по хорошему абсолютно одинаковыми ключами только што с наукоемким алгоритмом их открытия и закрытия в разные моменты времени. Даже была мысля поискать оплачиваемого понимающего в электронике и микропроцессорах чтобы заказать разработку такого электроблока - но потом оказалось типовые контроллеры кетайских электровелосипедов делают примерно тоже самое и дело сильно тормознулось.

Пробовал спрашивать кетайских торговцев на али про пригодность их дешевых блоков для бездатчиковых электромашинок (которые обычно пользуют для катания на велосипедах) для этого дела - но че-то они замяли вопрос. Мож им нет выгоды продавать электроблок под заведомо мутное применение и потом разбираться с гарантией если он подохнет с такого.

Без такой мегазадачи сильно усложнять электросхему установки для автономной электроэнергодобычи мало охота бо определенно надежность будет падать ощутимо. Щас электросхема киловатного зарядника батареек достаточно стабильным током состоит из около десяти электрорадиодеталей из которых самая сложная это диод и примерно выдерживает короткую очередь около пяти пуль из калаша православного калибру практически по всем электроцепям с сохранением зарядного тока выше примерно четверти от номинала.

[N114]

магазинах сейчас продают этот тип автономных электростанций ( бензо или дизель) , более экономичные и безопасные чем обычные.

Есть ровно одно,что они экономят - это количество используемого при изготовлении металла так как применяются 400гц электромашины.

Есть подозрения што совсем труевый генератор для малоимущих с высоким кпд (порядка 0.95+) таки должен быть на повышеную частоту относительно 50гц при 3000 об в мин.

Суть такая - на 154 двс со стороны кетая вешается типовое кетайское генераторное железо калибра 95 мм и с однопарополюсным ротором. На разные мощности генерации это железо масштабируется только толщиной пакета пластин - на киловат около 50 мм, на два киловата около 100 мм и т.д. Где-то до 300 мм вроде видел в сервисах.

При этом есть два теоретических подхода к генерации:

1. По одной из теорий в электромашинке полезную эдс и мощщу генерит только лежащая в пазах часть обмотки, а остальное это только перемычки между пазовыми проводниками для образования многовольтной катушки фазы. Так вот в этих перемычках бегающий ток полностью безполезно греет металл и по хорошему надо бы иметь эти перемычки (лобовые части обмотки) минимальной длины. А при сокращении длины пакета пластин заданного калибру получается у киловатного железа на 154 двс длина пазового проводника 53 мм а длина перемычки на другую сторону калибра железа из-за однопарополюсности - около 180 мм. Вообщем коэф полезного пользования длины провода обмотки всего 30%. У более длинных и мощных генераторов получается повыше, но это лишнее для малоимущих. Чтобы это частично порешать - можно заменить ротор на более парополюсный - например на двухпарополюсный, при этом длина безполезной части обмотки фазы вроде сократится в 2 раза. А пластины на ротор с большим числом пар полюсов имхо можно заказать в листорезных конторах - их вообще без изоляции можно собирать бо тама поле постоянное. Ну или отфрезеровать из целой чушки магнитомягкой стали и просверлить дырку под вал - но эт станков много надо. Только што сдавить пакет с вала надо старый и новый напрессовать без повреждения колец. А вентилятор как фундаментально вредную деталь конечно надо удалять в первую очередь.

2. По другой теории электромагнетизма и возможно более близкой к практике в электромашинной системе каким-то физическим чудом генерит весь контур проводника при качании в нем магнитополя. Т.е. если качать магнитополе в контуре проводника с зазором - то в зазоре можно померять напряжение напряжометром и электрополе полеметром, но если итти вдоль проводника с полеметром - то поле вдоль него равно нулю и уж напряжение в режиме холостого хода тоже. Такая вот фигня получается - сумма нулевых частичных полей вдоль проводника контура дает реально сущестувующую эдс и поле в разрыве проводника контура.
Тогда в принципе на длину лобовых частей обмоток пофиг т.к. они всей длиной с пользой вокруг железа статора намотаны и сильно их укорачивать нет смысла и геометрической возможности.

На кипорах-фубагах вешаемый кетайцами вч генератор получается с более короткими длинами лобовых частей катушек фаз - тама катушки примерно квадратные вроде и длина пазовой части примерно равна длине лобовой и коэф использования длины провода получаетцо около 50%.

[Телекот]

Т.к. мостов нужно по хорошему около 6 полных квадратных (12 ключей) или при типовых трех фазах минимум 6 ключей - схема на отдельных резисторах-компараторах получается весьма многодетальная.

Вот стандартный мост который нормально будет работать и на батарейку и конденсатор.

Вроде не сильно сложно.

[N114]

Операционник получается тоже должен держать 100..150в между ногами при питании 12в ? Или на какое напряжение между входами ~ эта схема расчитана ? Да - с количеством мостов таки ошипся - 3 полных квадратных (3 по 4 диода).

Батарейку для питания 12в лучше локальную электрохимическую пользовать чтобы меньше думать как сделать 12в ? В статике какое будет потребление ? Можно обойтись без ее отключения если микроамперы будет потреблять ? Т.к. на выходе может легко дойти до 100+в без нагрузки - то типовые интегральные 12в стабилизаторы очень тяжко ставить напрямую - они ж до 45в вроде входного.