Квадроцикл на электрической

тяге

Самоходные повозки на электрической тяге появились в середине XIX века, даже раньше, чем с двигателем внутреннего сгорания. Их скорость достигала 15.. .25 км/ч. Главной проблемой в то время была зарядка аккумуляторов. У современных электромобилей зарядка осуществляется на специальных зарядных станциях, но, в принципе, можно подключиться и к обычной бытовой электросети. Полный заряд аккумуляторной батареи позволяет электромобилю проехать 100...150 км.

В электромобиле отсутствует коробка передач при отличном крутящем моменте. Рекуперативное торможение позволяет подзаряжать аккумулятор на спусках и при торможении.

-

Использование в качестве электромобилей квадроциклов позволяет существенно снизить вес и габариты транспортного средства, передвигаться по узким дорожкам парков и коттеджных участков, подвозить небольшие грузы и людей. В нашей лаборатории разработано несколько моделей квадроциклов для обучения вождению и изучения правил дорожного движения школьниками. Квадроциклы обеспечены небольшими (по мощности) аккумуляторами, расположенными для устойчивости с двух сторон конструкции. Мест для посадки два, и они, кроме водителя, легко возят пассажира массой до 80 кг на заднем сидении.

-

Ходовым электродвигателем квадроцикла служит электродвигатель от дверей трамвая (Upaб 6=24 В) или стартерный от автомобиля "Жигули". Как любой автомобиль, квадроцикл оснащен звуковым сигналом, освещением а также указателями поворота и заднего хода.

Схема управления двигателем квадроцикла состоит из нескольких

блоков:

- генератора импульсов управления, обеспечивающего регулирование скорости;

- усилителя мощности;

-  ключевого регулятора скорости вращения ходового электродвигателя;

-  переключателя направления движения.

Стабилизация скорости осуществляется за счет цепи отрицательной обратной связи с параллельной обмотки возбуждения тягового электродвигателя на вход генератора импульсов.

Схемы источники питания

Квадроцикл на электрической тяге

Генератор импульсов управления выполнен на аналоговом интегральном таймере DA1. Микросхема обладает стабильной работой в широком диапазоне питающих напряжений и хорошей нагрузочной способностью.

Внутренняя структура микросхемы состоит из двух компараторов, подключенных к входам 2 и 6, RS-триггера, выходного усилителя и ключевого транзистора с открытым коллектором, соединенного с выводом 7 DA1. Для получения импульсов нужной длительности используется внешняя времязадающая цепь R1-R2-C1. Заряд и разряд конденсатора С1 происходит циклически. Заряд С1 происходит по цепи VD1-R1-R2, разряд — через цепь R2-VD2-R3. Регулятор скважности R2 позволяет изменять скважность импульсов генератора, т.е. частота генератора при этом не меняется, а регулируется только ширина (длительность) импульсов. Диапазон регулирования скважности зависит от соотношения сопротивлений R1 и R2. Когда на выходе 3 DA1 высокий уровень, выход 7 DA1 закрыт, а при низком уровне на выходе 3 вывод 7 открыт и замкнут на общий провод.

-

Питание генератора импульсов выполнено на микросхеме DA4, которая обеспечивает необходимое напряжение питания и его стабилизацию.

Предварительный усилитель построен на транзисторе VT1, который открывается через резистор R5 импульсами положительной полярности с выхода 3 DA1. Светодиод HL1 с ограничительным резистором R7 служит индикатором наличия импульсов генератора. Усиленные транзистором VT1 импульсы открывают мощные полевые транзисторы VT2-3, включенные параллельно. Резистор R12 в цепи затворов полевых транзисторов ограничивает броски тока при перезарядке их внутренних емкостей. Ток на электродвигатель М1 поступает с батареи аккумуляторов через переключатель реверса хода SA1. При движении вперед элекродвигатель М1 запитывается напряжением 24 В, что обеспечивает полную мощность и соответствующую скорость

-

движения. При реверсе (езде назад) на М1 подается 12 В, и двигатель подключается к аккумулятору в обратной полярности.

Регулирование скорости происходит при изменении тока в обмотке возбуждения двигателя L1 за счет изменения скважности импульсов генератора регулятором R2. При этом изменяется магнитное поле в катушке возбуждения электродвигателя и, соответственно, мощность на валу.

Параллельный стабилизатор DA3 снижает уровень управляющего сигнала в цепи затворов полевых транзисторов, тем самым защищая их от пробоя при максимальных токах, что создает плавность хода в начале движения. Сигнал для открывания DA3 снимается с резистора R15 цепи истоков транзисторов VT2-3.

Отрицательная обратная связь через оптопару DA2 на вход управления 5 DA1 позволяет поддерживать обороты электродвигателя при изменении нагрузки на валу, т.е. избежать резких рывков в начале движения, и обеспечить плавный ход. Резистор R4 предотвращает шунтирование вывода 5 DA1 на общую шину при полностью открытом фототранзисторе оптопары DA2.

-

Термодатчик RK1 защищает ключевые транзисторы VT2-3 от перегрева. Повышение температуры транзисторов вызывает снижение сопротивления терморезистора, большее открывание оптрона DA2, уменьшение напряжения на входе 5 DA1 и уменьшение длительности импульсов генератора. За счет этого снижается ток в цепи полевых транзисторов и, тем самым, их нагрев. Рекуперативное торможение частично возвращает в аккумулятор затраченную на езду энергию. В данной схеме это происходит просто: на спуске или при торможении электродвигатель вращается с большей скоростью и переходит в режим генератора. В схеме использованы недефицитные радиокомпоненты. Резисторы — типа МЛТ и С29. Резистор R15 — приборный шунт на ток 50... 100 А (75 мВ). Микросхему DA1 можно заменить аналогами, приведенными в таблице. Транзистор VT2-3 составлен из 2-3 транзисторов, соединенных параллельно (мощные полевые транзисторы это допускают). Транзисторная сборка должна допускать суммарный ток не менее 50 А и напряжение 100 В. Эти транзисторы установлены через прокладки на радиатор с эффективной поверхностью 100 мм2. Переключатель направления движения SA1 — самодельный, типа "Рубильник", из медных шин сечением 6.. .8 мм2, рассчитанный на ток 100 А.

-

При наладке схемы проверяются напряжения в контрольных точках и работа генератора импульсов. Проверку можно проводить от одного аккумулятора (12 В) с любым электродвигателем от автомобиля мощностью более 200 Вт. Резистором R13 устанавливается приемлемая плавность изменения оборотов.

-

А.ВАНТЕЕВ, В.КОНОВАЛОВ,

Лаборатория "Автоматика и телемеханика" ИРК ПО Минобразования, г.Иркутск.

-

Литература

1.  Шелестов И.П. Радиолюбителям: полезные схемы. Особенности применения аналоговых интегральных таймеров.—М.: Солон-Пресс, 2003, С.108.

2. С.Косенко. Особенности работы индуктивных элементов в однотактных преобразователях. — Радио, 2005, №7, С.30.

3.  М.Дорофеев. Снижение уровня помех от импульсных источников питания. — Радио, 2006, №9, С.38.

4.0.Вальпа. Управляемый регулятор напряжения TL431. — Радиомир, 2004, №8,С41.

5. А.Вантеев и др. Управление трициклом на аккумуляторе. — Радиолюбитель, 2013, №1, С. 12.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема квадроцикл на электрической тяге

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2013

Квадроцикл на электрической тяге

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2013
Квадроцикл на электрической тяге
квадроцикл на электрической тяге
Схема квадроцикл на электрической тяге
Квадроцикл на электрической тяге