Laddregulator till 50-tals MC med DC generator

[jwte]

Hej,

Jag har fått i uppdrag att fixa en laddregulator till en väns gamla MC med en Bosch RD45/6/2800R(L)S21 DC generator. 70W/6V

Generatorn är renoverad men tydligen så var regulatorn utom all räddning.

Kollade först på en linjär men då blev jag osäker på hur jag ska hantera strömbegränsningen + att det kommer bli mycket energi som försvinner i värme.

Det andra jag kollade på var att använda en µC för att bygga en buck regulator där jag också kan styra strömmen för att få en strömbegränsning + CC/CV laddning hyfsat enkelt med få komponenter.

Men det svarta hålet är hur DC generator fungerar vid olika laster och olika varvtal. Någon får gärna fylla i det hålet.

Vad skulle ni rekommendera och vilka lösningar finns det?

Tack för alla svar

[Andy]

Det kan vara ett tips att kolla uppbyggnaden på en gamla regulatorn även om den inte är reparerbar.
70W är lite väl mycket att bränna bort så det går troligen inte att göra det enkelt för sig utan det behövs en riktig reglering.
Det kan hjälpa att nämna MC modell och år.

[YD1150]

Har generatorn en magnetiseringslindning eller är det permanentmagneter i den?
Det här forumet tycker om bilder, så kan du ta en bra bild på generatorn och ladda upp den så underlättar det för alla.

[E Kafeman]

Eftersom det är en Bosch har den säkerligen separat magnetiseringslindning.
Det går då bra med laddregulator från en gammal 6V bil med Bosch likströmsgenerator typ VW eller Volvo PV fram till tidigt 60-tal.
Dessa regulatorer kan behöva ses över pga ålder men de är lite mer komplicerade än en ren spännings-regulator, så man bör ha lite koll innan man justerar något. Det är många som i oförstånd fördärvat dessa i försök att serva kontaktor-gap.
Det är uppbrända kontakter som brukar vara vanligaste problemet, men de kan fungera rätt bra även om de ser brända ut då ström-switchningen "rensar".
Bygger man elektronisk variant blir det komplicerat eftersom man då måste ha tåliga reglerkretsar som kan hantera induktiva laster, höga peak-strömmar och kVolt-spänningar som kopplas in och ur, samt hindra backström från batteriet.
Att seriereglera en generator som får gå på full fältspänning blir jobbigt, bl.a. kan spänningen skena tills överslagen dödar generatorn.
I generatorn kan det evt sitta fasta last-motstånd för att hindra lindningarna från att gå helt olastade.
Om det varit en Engelsk hoj, hade regleringen varit en Zenerdiod på samma effekt som generatorn, hängandes under framlyktan i en kylstjärna. Generatorn får gå konstant med full ström till fältlindningen, överskottsladdningen från generatorn bränns i zenerdioden.
En möjlig variant är att man använder två eller tre vanliga relän som får styras av elektronik för att så nära som möjligt emulera original regulator. Då kan man åtminstone skydda elektroniken lite enklare.

Sök på forum för veteran mc&bil, det finns säkert många som funderat på modernare regulatorer och kanske finns det rent av något färdigt att köpa.

Hittade denna bilden:
http://www.rowand.net/Shop/Tech/Alterna ... Theory.htm
Som synes så kan ett relä ha flera del-lindningar och beroende på hur komplicerad man valt att göra regulatorn så kan där finnas 1-3 reläer. I detta fallet ligger reglermotstånd för fältlindningen i regulatorn.

[Andy]

Om man vet vilken modell det är frågan om så kan det finnas något som passar här: http://www.oldtimergarage.eu/catalog/ad ... =1&x=0&y=0

[kilimanjaro]

Hej, för bilar det finns "solid state" att köpa till äldre 6 volts system. Har själv köpt ny regulator och bytt på en gammal folka. Funkar helt ok.

Med vänlig hälsning, // Karl B.

[jwte]

Tack för alla svar.

Jag har tyvärr inte fått så mycket mer info av han än.

Men det är ju roligare om man kan bygga något eget

En linjär går ju helt bort pga av all energi den bränner bort.

Därför tänkte jag på en switchad och vet hur jag skulle bygga den om det inte var för att det var en DC-generator på ingången som verkar vara allt annat än enkel att tygla.

[säter]

Varför inte reglera fältlindningen, som det det är tänkt från början?

[E Kafeman]

Jo självklart reglerar man fältlindningen.
Switcha laddströmmen är ett bra sätt om man gillar problem med höga förluster och transienter i både generator och elektronik.
Om det är första regulatorn som byggs så kan jag inte rekommenderar switchning även om allt går med envishet, men i detta fallet kommer det kräva mycket elektronik-kunskaper och erfarenhet från liknande designer.
Det är ju inte så enkelt så att man bara ska reglera en väggvårta för batteriladdning.
Bättre att studera scheman på regulatorer och analysera hur elektroniken ska se ut för att kunna kopiera mekaniska reläfunktionerna. Avancerade modifieringar kommer först när man förstår grundfunktionen.

Jag gör en snabbanalys som lite hjälp till TS, där evt något missas, men laddregulatorn bör uppfylla följande funktioner:
1. Initiera generatorn vid uppstart. Se även polarisering som ska ge statorn en minneseffekt. Det finns en risk att generatorn annars levererar negativ spänning vilket en elektroniska design evt. bör kunna hantera.
2. Reglera laddström baserat på batteri-spänning enligt temperaturberoende kurva för bly-batteri.
3. Förhindra backström när generatorn levererar för låg spänning.
4. Förhindra backström när motorn är avstängd, då man inte vill att laddrelät ska förbruka tjuvström.
5. Ska ha ladd-funktion även om matningsspänningen är obetydlig eller 0 Volt, dvs starta utan fältspänning. Kräver låglastande elektronik som fungerar på låg spänning.

Dessa punkter kan vara en god start att uppfylla när elektroniken designas, men detta kan sedan göras mer eller mindre bra.
Som exempel, 3&4 ska inte lösas med en diod om man inte vill tappa 10% av generatorns laddkapacitet över dioden samt att dioden kommer att behöva vara rätt rejäl och evt. kylas.
Använder man CMOS-trissa istället ska den tåla/spärra spänning åt båda håll, även som spänningslös och från låg matnings-spänning samt kunna leda med små förluster även nära spänningslös.

Ang. låg matningsspänning, det är ett inte helt ovanligt scenario att batteriet laddat ur om man glömmer någon lampa påslagen på parkerad motorcykel. Då ska laddningen kunna starta utan batteri-spänning när motorcykeln kickas igång.
Eftersom batteriet inte bidrar så är fältspänningen också 0 Volt, och det blir ingen laddström. Nu finns ofta en svag grundmagnetisering av statorn och om inte generatorns ström sugs ut direkt utan ger förtur till fältströmmen så får man igång laddningen även från noll Volt.
Det blir däremot inte bra om det kräver att en trissa ska ha styrspänning på flera Volt för någon form av switchning innan laddningen kan fungera.

Vid låg matningsspänning har man problemet att strömmen i fältlindningen blir låg, vilket leder till att generatorn blir ineffektiv vid låg batterispänningen.
Den situationen skulle kunna förbättras med elektronik som kunde transformera upp spänningen till fältlindningen även vid obetydlig batteri-spänning.
Här måste man även tänka på netto-effekten, så att fältlindningen inte tillförs mer effekt än vad generatorn ger, när batterispänningen är riktigt låg, annars blir det ingen ström över att mata batteriet med.

Vilka elaka driftsfall ska elektroniken tåla?
Utöver uppräknat ovan finns de lite tuffare driftfallen, som trots allt inte är helt ovanliga t.ex. vad som händer om batteripolen glappar, fungerar elektroniken då utan batteriet, vad händer om en battericell blir kortsluten? Fukt och stort temperaturområde bör hanteras, då det är utomhus och kanske nära en varm motor. Störningskänslighet från tändsystem ska hanteras. Det är sådana driftsfall som om man designar för dom ger ett mått av driftsäkerhet.

Den mekaniska laddregulatorn uppfyller det mesta av ovan uppräknat.
En elektronisk ersättare bör vara lika funktionell eller bättre.
Räcker inte kunskapen att designa något likvärdigt dugligt som mekaniska relän, korrigera eller ge upp.
En god tekniker ska inse när elektroniken eller egna kunskapen inte fyller sin plats.

[xxargs]

Finns väl en punkt till som man kanske måste få med - strömbegränsning!.

Likströmsgeneratorer har nästan alltid strömbegränsningsrelä eller i värsta fallet kombination strömspole och spänningsspole på samma ankare (tvåspols regulator - usch!) som minskar på fältströmmen om laddningsströmmen går för högt.

Varför vet jag inte riktigt - då växelströmsgeneratorer har/hade aldrig strömbegränsning (möjligen några riktigt gamla med mekanisk regulator) utan begränsade sig själv i brist på magnetflöde från rotorn (som ligger i kärnmättnad i styrka) - men en misstanke är för att ge någon så när laddström vid tomgångsdrift på motorn så var fältmagneten och och järnkretsen för magnetfältet överdimensionerade för att rotorn skulle ge hög spänning vid låg varvtal för att det skulle ladda något alls i ström - vilket gjorde att rotorn gav för mycket ström relativt sin dimensionering (koppararera etc.) vid högre varvtal om man inte minskade styrkan på fältmagneten i det läget. Fungerar inte den delen tillfredsställande så riskerar man bränd rotor på generatorn - speciellt om batteriet är ganska ordentligt nedkört och svalde mycket ström när motorn varvade lite mer vid körning.


Detta är en av dom knepigare saker att lösa på elektronisk väg där man tvingas mäta strömmen mot en strömshunt istället som i gamla relä-regulatorerna där hela generatorströmmen gick genom regulatorn med ca 10 Varv grov koppartråd på en av reläspolarna (och lika många varv till på bakströmreläet) och gick på magnetstyrkan skapad av genomgående strömmen.

Att göra motsvarande lösning med hallgivare som känner av magnetfältet från strömmen på B+ från generatorn, ökar regulatorns komplexitet avsevärt.

Till slut skall man komma ihåg att relä-regulatorerna var temperaturkompenserade (för sommar/vinter-drift etc.) mha. bladfjädern var av bimetalltyp som höll kontakterna öppna/slutna på varje relä .

[säter]

växelströmsgeneratorer har/hade aldrig strömbegränsning (möjligen några riktigt gamla med mekanisk regulator)

Inte ens de med mekanisk regulator hade strömbegränsning.