Desvio de corrente do motor passando pelo inversor

   O IPM suporta 150A nominal e 300A de pico.
   O inversor aguenta 8A nominal e 12A de pico.
   Como fazer para desviar, passando pelo inversor, apenas uma parte da corrente que irá para o motor?
   Devemos fazer um desvio controlado utilizando bitolas de fio diferentes.
   Cada bitola tem sua respectiva resistência ôhmica, que é informada em ohms/km.
   O fio 4 awg por exemplo, tem 0.84 ohms por km. O 14 awg tem 8.6 ohms/km.
   Podemos dizer que o cabo 4 awg tem 10% da resistência do cabo 14 awg.
   Se ligarmos estes dois cabos em paralelo num mesmo circuito, a corrente maior fluirá pelo cabo de 4 awg e apenas 10% da corrente passará pelo de 14 awg.
   Este método de desvio controlado pode ser usado para monitorar a corrente que vai para o motor sem ter a necessidade de ler os 150A. Basta ler 10% desta corrente.
   Quando passar 80A pelo cabo 4 awg, vai estar passando 8A pelo cabo de 14 awg, o inversor vai estar indicando 8A. E vai estar saindo 88A das baterias.
   Podemos escolher bitolas de cabos que se aproximem da relação que quisermos.
   Podemos dividir 150 / 8 = 18.75 e procurar um cabo cuja resistência ôhmica tenha a razão de 18.75 do cabo de 4 awg.
   O cabo 4 awg tem 0.84 ohms/km. Então 0.84 x 18.75 = 15.75.
   O cabo que mais se aproxima de uma resistência de 15.75 ohms/km é o cabo de 16 awg que tem 13.7 ohms/km.
  E a relação final fica: 150A no motor e 11.19A no inversor.

Teste de falha no IPM

   Teste de falha feito aterrando os LEDs correspondendes a cada falha através de um resistor "caseiro"de 1k5ohms.

Resistor de esmalte e grafite de 1k5 ohms

Resistência total do resistor de esmalte e grafite

Falha da fase U do IPM

Falha da fase V do IPM

Falha da fase W do IPM

Falha do braço inferior do IPM

Ligação do resistor de frenagem dinâmica

   A tarefa seguinte foi a identificação dos terminais necessários para a ligação resistor de frenagem dinâmica.
   O resistor é ligado no IPM no pino BRAKE na parte de potência e em + vcc. (POSITIVO do barramento CC)
   O controle do brake,que já tinha sido identificado no conector pelo cabo verde, é ligado na placa do inversor onde antes era ligado o pino 1 do antigo IPM.

   Um teste de funcionamento mostra que agora, com o conector desconectado da interface, o inversor acusa erro 070, indicando que o IPM se encontra com problemas.

NOVOS cálculos para o NOVO enrolamento do motor

   Refiz os cálculos para o novo enrolamento do motor e levei em consideração a quantidade de cobre necessária para se preencher todas as 12 ranhuras.

   

   Lembrar que cada bobina ocupa 1 ranhura pra entrar no estator e uma ranhura pra sair do estator.

   Se temos 12 ranhuras podemos ter no máximo 6 ranhuras pra entrar e 6 ranhuras pra sair. 

   6 bobinas no máximo portanto.

   Vamos nos preocupar apenas com as ranhuras para entrar corrente.

ORIGINAL 

   No motor ORIGINAL temos:

   1 polo de 50 espiras de 4 fios 24 awg - 220vca

   2 bobinas/ranhuras de (50 espiras / 2 bobinas)
   25 espiras de 4 fios de 24 awg (para 220vca)

2 bobinas - 25 espiras 4 fios por ranhura - 220v

Manter em mente que 50 espiras por polo é para 220v.

   Dependendo do esquema de bobinagem, a quantidade de bobinas/ranhuras se modifica.

   Mas SEMPRE manter na cabeça que 50 espiras por polo é para 220vca

   Para manter a mesma proporcionalidade de espiras por ranhura nos outros esquemas de bobinagem devemos dividir o número de espiras por ranhuras.

IVAN GARAGE 

  O próximo esquema de bobinagem é do Ivan Garage.

  O esquema do Ivan utiliza 4 bobinas/ranhuras 

  Para manter 1 polo de 50 espiras de 4 fios 24 awg em 220vca no esquema de bobinamento do motor do Ivan, devemos dividir 50 espiras por 4 bobinas/ranhuras.

   Fica:

No motor ORIGINAL: 

1 polo de 50 espiras de 4 fios 24 awg - 220vca

No motor do IVAN GARAGE temos:

   4 bobinas de (50 espiras / 4 bobinas)  = 12 espiras
   4 fios de 24 awg  (para 220vca).

4 bobinas - 12 espiras  4 fios por ranhura - 220v

ENTÃO!!!!! AGORA SIM!!!!! Podemos diminuir a tensão no motor do IVAN GARAGE 

220v - 4 bobinas de 12 espiras de 4 fios 24 awg.

110v - 4 bobinas de 6 espiras de 8 fios 24 awg.

110v - 4 bobinas de 6 espiras de 4 fios 20 awg.

055v - 4 bobinas de 3 espiras de 16 fios 24 awg.

055v - 4 bobinas de 3 espiras de 8 fios de 20 awg.

055v - 4 bobinas de 3 espiras de 4 fios de 18 awg.

030v - 4 bobinas de 1,5 espira de 32 fios de 24 awg.

030v - 4 bobinas de 1,5 espira de 16 fios de 20 awg.

030v - 4 bobinas de 1,5 espira de 8 fios de 18 awg.

030v - 4 bobinas de 1,5 espira de 4 fios de 16 awg.

O Ivan utilizou num de seus enrolamentos testes para um controlador específico -  Não foi um inversor industrial. 4 bobinas de 1 espira de 20 fios de 18 awg.

TESLA Motors

No esquema de bobinamento de motor da Tesla - 

  O esquema da Tesla utiliza 6 bobinas/ranhuras 

  Para manter 1 polo de 50 espiras de 4 fios 24 awg em 220vca no esquema de bobinamento do motor da Tesla, devemos dividir 50 espiras por 6 bobinas/ranhuras.

   Fica:

No motor ORIGINAL: 1 polo de 50 espiras de 4 fios 24 awg - 220vca

No motor da Tesla Motors temos:

   6 bobinas de (50 espiras / 6 bobinas)  = 8 espiras
   4 fios de 24 awg  (para 220vca).

6 bobinas - 8 espiras 4 fios por ranhura - 220v

ENTÃO!!!!! AGORA SIM!!!!! Podemos diminuir a tensão no motor da Tesla.

220v - 6 bobinas de 8 espiras de 4 fios 24 awg.

110v - 6 bobinas de 4 espiras de 8 fios 24 awg.

110v - 6 bobinas de 4 espiras de 4 fios 20 awg.

055v - 6 bobinas de 2 espiras de 16 fios 24 awg.

055v - 6 bobinas de 2 espiras de 8 fios de 20 awg.

055v - 6 bobinas de 2 espiras de 4 fios de 18 awg.

030v - 6 bobinas de 1 espira de 32 fios de 24 awg.

030v - 6 bobinas de 1 espira de 16 fios de 20 awg.

030v - 6 bobinas de 1 espira de 8 fios de 18 awg.

030v - 6 bobinas de 1 espira de 4 fios de 16 awg.

Medição sob carga resistiva trifásica

Medição sob carga resistiva trifásica com dois canais com relação a terceira saída em comum - Medição trifásica.

Lampadas ligadas em estrela

Visão geral da montagem de teste

Medição trifásica em estrela - sem carga

Maneira correta de medir carga trifásica em estrela com dois canais  - Sem carga

Medindo com dois canais as saídas trifásicas com relação ao terra comum

Maneira correta de medir duas saídas com relação ao negativo geral do IPM - Sem carga

Maneira correta de se medir com 2 canais no scopemeter Fluke 99 seriesII da Fluke

   O sistema de medição deste modelo da Fluke, o Fluke 99 series II possui o terra comum aos dois canais.
   Ou se conecta as duas garras de jacaré das pontas de prova num ponto comum, ou se conecta o pino banana preto da entrada comum.

Estator com o esquema de bobinagem da Tesla Motor

   No post sobre-o-enrolamento-do-novo-estator, vimos que para ter 55v de tensão nominal, requer 8 condutores de 18 awg em bobinas de 12 espiras numa área de 12 ranhuras.

   No post como-ler-um-esquema-de-bobinagem, vimos a característica do esquema de bobinagem dos motores da Tesla.

   Agora vamos entender como distribuir bobinas feitas por 12 espiras 8 condutores de 18 awg numa área de 12 ranhuras num esquema de bobinagem dos motores da Tesla.

   Não sei se ficou claro mas a distribuição dos condutores tem que ficar dispostos numa área equivalente a 12 ranhuras.
 
   Vamos pegar o esquema da FASE A da Tesla Motors.

   Neste esquema temos uma área de 12 ranhuras por polo e devemos preencher com uma bobina de 12 espiras e 8 condutores.
   O que temos que fazer é dividir 12 espiras por 6 ranhuras. Que é a metade das ranhuras à disposição para se formar um polo.
   Com isso temos 12 / 6 = 2 espiras por ranhura.
   Então fica assim o algoritmo para se colocar condutores no estator da Tesla:


POLO 1 - FASE A

   Ranhura 1, entra com 8 condutores (TERMINAL U) e sai na ranhura 12.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 1 e sai NOVAMENTE na ranhura 12.

   Ranhura 2, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 12 e sai na ranhura 11.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 2 e sai NOVAMENTE na ranhura 11.

   Ranhura 3, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 11 e sai na ranhura 10.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 3 e sai NOVAMENTE na ranhura 10.

   Ranhura 4, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 10 e sai na ranhura 9.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 4 e sai NOVAMENTE na ranhura 9.

   Ranhura 5, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 9 e sai na ranhura 8.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 5 e sai NOVAMENTE na ranhura 8.

   Ranhura 6, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 8 e sai na ranhura 7.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 6 e sai NOVAMENTE na ranhura 7.

   Os 8 condutores saindo pela SEGUNDA VEZ da ranhura 7 seguem para o POLO 2 que começa na ranhura 24.

POLO 2 - FASE A

   Ranhura 24, entra com 8 condutores vindos da SEGUNDA PASSAGEM pela ranhura 7 e sai na ranhura 13.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 24 e sai NOVAMENTE na ranhura 13.

   Ranhura 23, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 13 e sai na ranhura 14.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 23 e sai NOVAMENTE na ranhura 14.

   Ranhura 22, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 14 e sai na ranhura 15.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 22 e sai NOVAMENTE na ranhura 15.

   Ranhura 21, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 15 e sai na ranhura 16.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 21 e sai NOVAMENTE na ranhura 16.

   Ranhura 20, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 16 e sai na ranhura 17.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 20 e sai NOVAMENTE na ranhura 17.

   Ranhura 19, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 17 e sai na ranhura 18.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 19 e sai NOVAMENTE na ranhura 18.
 
   Os 8 condutores saindo pela SEGUNDA VEZ da ranhura 18 seguem para o POLO 3 que começa na ranhura 25.


POLO 3 - FASE A

   Ranhura 25, entra com 8 condutores vindos da SEGUNDA PASSAGEM pela ranhura 18 e sai na ranhura 36.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 25 e sai NOVAMENTE na ranhura 36.

   Ranhura 26, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 36 e sai na ranhura 35.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 26 e sai NOVAMENTE na ranhura 35.

   Ranhura 27, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 35 e sai na ranhura 34.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 27 e sai NOVAMENTE na ranhura 34.

   Ranhura 28, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 34 e sai na ranhura 33.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 28 e sai NOVAMENTE na ranhura 33.

   Ranhura 29, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 33 e sai na ranhura 32.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 29 e sai NOVAMENTE na ranhura 32.

   Ranhura 30, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 32 e sai na ranhura 31.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 30 e sai NOVAMENTE na ranhura 31.
 
   Os 8 condutores saindo pela SEGUNDA VEZ da ranhura 31 seguem para o POLO 4 que começa na ranhura 48.


POLO 4 - FASE A

  Ranhura 48, entra com 8 condutores vindos da SEGUNDA PASSAGEM pela ranhura 31 e sai na ranhura 37.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 48 e sai NOVAMENTE na ranhura 37.

   Ranhura 47, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 37 e sai na ranhura 38.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 47 e sai NOVAMENTE na ranhura 38.

   Ranhura 46, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 38 e sai na ranhura 39.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 46 e sai NOVAMENTE na ranhura 39.

   Ranhura 45, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 39 e sai na ranhura 40.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 45 e sai NOVAMENTE na ranhura 40.

   Ranhura 44, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 40 e sai na ranhura 41.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 44 e sai NOVAMENTE na ranhura 41.

   Ranhura 43, entra 8 condutores saindo da SEGUNDA VEZ da ranhura 41 e sai na ranhura 42.
      Entra NOVAMENTE na ranhura 43 e sai NOVAMENTE na ranhura 42.
 
   Os 8 condutores saindo pela SEGUNDA VEZ da ranhura 42 seguem para o FECHAMENTO da FASE A - (Terminal X).

FASE A - (U - X)

As demais fases seguem o mesmo princípio.
Resultando em:
FASE A - (U - X)
FASE B - (V - Y)
FASE C - (W - Z)

Como ler um ESQUEMA DE BOBINAGEM

   Vamos lá:

   ESQUEMA DE BOBINAGEM - Link Externo

   Cursinho para enrolar motores: Link Externo

   Como ler o esquema de bobinagem da Tesla.



   Imagine que o estator fosse serrado ao meio no sentido longitudinal e tivesse sido aberto.
   O que veríamos seria as ranhuras em linha reta.
   É dessa forma que o esquema de bobinagem da Tesla é apresentado.
   É ao meu ver é a maneira mais simplificada para entender como as bobinas devem ser encaixadas nas ranhuras e de que forma devem ser ligadas.

Esquema de bobinagem da FASE A - FIG.1A

   A bobina começa a ser enrolada na ranhura 1 e vai até a ranhura 12, depois volta até a ranhura 2 e vai até a ranhura 11, continua de volta até a ranhura 3 e vai até a 10. Perceberam que a bobina começa grande e vai ficando menor? Até terminar o polo saindo na ranhura 7 e começando outro polo entrando na ranhura 24.
   Viram que o segundo polo é enrolado em sentido contrário? A BOBINA COMEÇA ENTRANDO NA RANHURA MAIOR e volta pra ranhura menor até terminar na ranhura central do polo.
   E continua para o próximo polo, que é enrolado no mesmo sentido do primeiro polo.


Esquema de bobinagem da FASE B - FIG. 1B

    Na segunda fase, as bobinas começam a serem montadas em ranhuras que já tem fios da 1a FASE.

Esquema de bobinagem da FASE C - FIG. 1C

   Quando terminar a 3a FASE,  as ranhuras estarão preenchidas com fios de cobre até a boca.

Sobre o enrolamento do novo estator

   Dando continuidade ao post sobre o enrolamento do novo estator:

Abrindo o motor e identificando as bobinas

   O que temos originalmente é:

   1 polo é constituído por 2 bobinas de 25 espiras cada. Num total de 50 espiras para 220vca
   1a bobina => ranhura 1 e 12 - 25 espiras
   2a bobina => ranhura 2 e 11 - 25 espiras

   O polo num motor de 48 ranhuras ocupa uma área de 12 (1 até 12) ranhuras e originalmente neste motor utiliza 4 ranhuras (1 - 12 e 2 - 11).
 
   Na verdade utiliza duas ranhuras pra um sentido e duas pro outro sentido de corrente.
   Duas ranhuras de um total de 6

   Estas duas bobinas de 25 espiras compõe 1 polo de 1 fase de 50 espiras.
   Na verdade pode ser considerada então como 1 bobina de 50 espiras. 220vca

   Esta bobina que é composta por duas bobinas tem 4 fios de 50 espiras.
 

Estas duas bobinas são 1 polo de 1 fase

Esta bobina é composta por 4 fios de 25 espiras

Estão ligadas em série - (25 esp.+ 25 esp.)

   Tem-se então:
   Motor original
   Bobina por polo = 4 fios finos 24 awg de 50 espiras => 220v

   ABAIXANDO A TENSÃO PELA METADE 220v / 2 =>110v

   Devemos diminuir o número de espiras da bobina pela metade.
   Se é 50 espiras por bobina então vai ficar 25 espiras.
   Mas diminuindo o número de espiras, é necessário que:

•    a) Aumentar o tamanho da bitola do fio. De 24 awg =>20 awg

  Bobina de 4 condutores grossos 20 awg de 25 espiras. = 96 fios grossos de 20 awg por bobina/polo

•    b) aumentar o número de condutores por bobina.

 
   Bobina de 8 condutores finos 24 awg de 25 espiras. = 192 condutores finos 24 awg por bobina/polo

8 condutores de 24 awg

Detalhe de 8 condutores de 24 awg

   Motor com tensão metade da original. 220v / 2 = 110v

   Bobina por polo
   4 fios grossos 20 awg de 25 espiras => 110v
   8 fios finos 24 awg de 25 espiras =>110v.

   ABAIXANDO A TENSÃO PELA METADE da METADE 220v / 4 => 55v

   Devemos diminuir o número de espiras da bobina pela metade da metade.
   Se são 50 espiras por bobina então vai ficar 12.
   Mas diminuindo o número de espiras, é necessário que:

•    a) aumentar o tamanho da bitola do fio.

   Bobina de 4 fios MAIS grossos de 18 awg de 12 espiras.

•    b) aumentar o número de condutores por bobina.

 
   Bobina 16 condutores finos 24 awg de 12 espiras.

•    c) aumentar a bitola do condutor e aumentar o número de espiras por bobina.

 
   Bobina 8 fios grossos 20 awg de 12 espiras

   Motor com tensão metade da original. 220v / 4 = 55v

   Bobina por polo
   4 condutores mais grossos 18 awg de 12 espiras => 55v.
   16 condutores finos 24 awg de 12espiras => 55v.
   8 condutores grossos 20 awg de 12 espiras => 55v.

   A massa da bobina é 300g de cobre

   1 fase tem 4 polos = 1200g de cobre
   3 fases de 4 polos = 3600g de cobre

   Obs: A massa de cobre sempre será 3600g pra qualquer bitola de condutor.

Noise considerations for DIY oscilloscope probes - EDN Asia

Noise considerations for DIY oscilloscope probes - EDN Asia

Ringing Control in Switching Converters

Ringing Control in Switching Converters

“Ringing” is a common term referring to the undesired oscillation that occurs when a power semiconductor switch turns on or off in the presence of parasitic inductance and capacitance. Energy stored in the parasitic junction capacitance of the switch is released during the switching transition and rings with parasitic inductance coming from the stray fields of discrete power inductors and the wiring inductance of the PCB traces, component leads, connectors, etc.

In real circuits on real circuit boards parasitics are always present, and hence all switching converters produce at least some ringing. This electromagnetic interference (EMI) is typically in the range of 50 to 200 MHz, and at these frequencies PCB traces and the input and output leads act as unwanted antennas, resulting in both conducted and radiated noise.

Fonte: http://www.we-online.com/web/en/passive_components_custom_magnetics/blog_pbcm/blog_detail_electronics_in_action_75454.php

Projetando um amortecedor RC simples para o IPM

   Vamos projetar um amortecedor RC para controlar /diminuir as tensões sobretensão "overshoot" que estão aparecendo nos terminais de controle após o chaveamento do IPM da tensão de 300Vcc.

   A potência do resistor de carvão será 2W inicialmente.

   Escolha um valor de resistência que faça a mesma corrente fluir pelo resistor amortecedor sem a tensão sobretensão "overshoot" após o IGBT abrir.

   Meça ou calcule a tensão e a corrente no IGBT instantes antes dele abrir.

   Para a corrente fluir pelo resistor sem a tensão de sobretensão "overshoot",  a lei de Ohm diz  que a resistência deve ser de:

R  ≤ Vo                 Vo = voltagem desligada

 I                   I = corrente ligada

  A potência de dissipação do resistor é independente da resistência R porque o resistor dissipa a energia armazenada no capacitor de amortecimento,

 1⁄2CsVo^2

para cada voltagem de tensão independente da resistência. Escolha a capacitância que causa no resistor de 2 watt metade da sua faixa de potência, um watt. Para dois tempos fs de transição por segundo. O resistor irá dissipar um watt quando:

1 = (1⁄2CsVo^2)(2fs) fs= freqüência de chaveamento pwm

Cs =        1     

          Vo^2 fs

Vamos aos números:

Freqüência de chaveamento pwm do inversor é 2,8kHz, tensão de igbt aberto é 300Vcc e corrente máxima por enquanto é de 1A. Vamos calcular para 10A e 20A também.

O resistor deve ser: 

R ≤ 300/1 = 300 Ω

R ≤ 300/10 = 30 Ω

R ≤ 300/20 = 15 Ω

E o valor da capacitância é:

 Cs =                  1                      = 4 pF

(300)^2 x (2,8 x 10^3)  

Final:

Resistor: 300Ω / 2W (1A) - 30Ω / 2W (10A) - 15Ω / 2W (20A)

Capacitor: 4pF

Capacitor de mica prata de 3,9pF: 

Tensões transientes de 1kV estão aparecendo ao aplicar 300Vcc no IPM

   Ao aplicar a tensão de 300Vcc nos terminais do IPM e ao chavear o IPM, aparece tensões transientes da ordem de 1kV de pico.
   Aparecem transientes nos sinais PWM e nas saídas trifásicas.
   Vou ter que calcular um filtro RC para eliminar estes transientes.

   Segue um PDF que vou usar como base:

igbtAPPguide.pdf

Testando o IPM PM150RLB060 IV

Testando o  IPM PM150RLB060 IV

Testando o IPM PM150RLB060 III

Testando o  IPM PM150RLB060 III

A camera está invertda!!!!!!

Testando o IPM PM150RLB060 II

Testando o  IPM PM150RLB060 II

Testando o IPM PM150RLB060

Testando o  IPM PM150RLB060

Teste final da placa de interface ótica

O teste consiste em monitorar um sinal de entrada de +5v e seu correspondente +15v na saida da interface ótica.