Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Способы управления двигателями

Управление коллекторными электродвигателями постоянного тока

Из уравнения скорости электродвигателя постоянного тока видно, что частота вращения коллекторного электродвигателя постоянного тока напрямую связана с величиной напряжения питания прикладываемого к двигателю и момента нагрузки.

  • где — угловая частота, рад/с,
  • U — напряжение питания, В,
  • – постоянная ЭДС, В∙с/рад,
  • M — момент электродвигателя, Н∙м,
  • — механическая жесткость двигателя.

Таким образом скорость вращения коллекторного двигателя постоянного тока изменяется посредством изменения величины напряжения питания.

Управление универсальными двигателями

Универсальный коллекторный двигатель может быть подключен как к сети постоянного тока, так и к сети переменного тока. Так же как и у коллекторного двигателя постоянного тока, скорость универсального двигателя управляется величиной напряжения питания, а не его частотой.

Управление бесщеточными электродвигателями переменного тока

Электроприводы с электродвигателем переменного тока наиболее часто используются в составе: насосов, вентиляторов, компрессоров, станков и других механизмов, для которых важно поддерживать скорость вращения вала двигателя, либо определенный технологический параметр.

Основным элементом современного электропривода является система управления электродвигателем: частотный преобразователь или сервопривод.

Преобразователь частоты позволяет управлять моментом и скоростью вращения электродвигателя и исполнительного механизма.
Сервопривод позволяет точно управлять угловым положением, скоростью и ускорением исполнительного механизма.

При этом современные высокопроизводительные методы управления двигателями переменного тока используемые в современных частотных преобразователях и в сервоприводах имеют единую концепцию управления — векторное управление.

Скалярное управление

Скалярный метод управления обеспечивает постоянное отношение амплитуды напряжений обмоток статора к частоте. Такой метод позволяет контролировать скорость вращения электродвигателя в диапазоне до 1:10. Метод прост в реализации и подходит для большинства задач управления двигателем, где не требуется высокая динамика работы. Медленный отклик при переходном процессе связан с тем, что данный метод контролирует величину напряжения и частоты вместо управления фазой и величиной тока.

Векторное управление

Векторное управление позволяет управлять не только амплитудой и частотой, но и фазой управляющих напряжений. Таким образом данный метод обеспечивает максимальное быстродействие и регулирование во всем диапазоне скоростей, что невозможно выполнить с помощью скалярного управления. Недостатками данного метода является сложность реализации и более высокая цена, связанная с необходимостью использования более мощного микроконтроллера. Данный способ управления используется в таких задачах, как: робототехника, беспилотные аппараты, электрические транспортные средства, устройства автоматики и др.

Управление электродвигателем | Полезные статьи

В зависимости от типа и функционала конкретного привода в значительной мере меняются способы и методы управления электродвигателем. В самом простом случае это включение рубильником и работа, не подразумевающая отклика на внешние сигналы. Однако не каждый мотор можно запустить таким способом . Например, вентильные реактивные электродвигатели не запустятся без микроконтроллерного блока управления двигателем, использующего в узле коммутатора MOSFET- или IGBT-транзисторы. Реактивные синхронные двигатели в обязательном порядке работают парой с преобразователем частоты (далее – ПЧ). Если система управления двигателем такого типа построена на рациональном алгоритме, то привод способен обеспечить энергоэффективность класса IE4, но при этом имеет значительно меньшую цену, чем сопоставимые двигатели с постоянным магнитом.

Самые сложные системы управления двигателем разрабатываются для моторов среднего напряжения 3-10 кВ. Тут требуется организовать полноценную релейную защиту.

Для асинхронной машины базовыми являются:

  • максимальная токовая защита;
  • перегрузка;
  • токовая защита от однофазного замыкания на землю;
  • защита от дуговых замыканий;
  • автоматическое управление выключателем;
  • защита минимального напряжения.


Для синхронных двигателей добавляется защита:

  • дифференциальная;
  • от потери питания;
  • от потери возбуждения;
  • от асимметричного режима.

Раньше для управления таким двигателем требовалось несколько напольных шкафов, но теперь терминалы релейной защиты имеют весьма компактные размеры.

Самым массовым и распространённым является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. На его примере рассмотрим основные схемы управления двигателем:

Схема предполагает наличие следующих элементов:

  • автоматический выключатель (реже плавкие вставки): служит для защиты от КЗ. Тепловой расцепитель редко может обеспечить должную защиту, поэтому его функционал игнорируется и реализуется другим элементом схемы. В случае с модульными автоматами выбирают аппарат с ВТХ «D»;
  • контактор/магнитный пускатель: непосредственно подаёт напряжение на устройство. В зависимости от допустимого тока бывают разных габаритов и условно делятся на 7 величин. Категория применения – АС-3 (АС-4 для реверсов и торможения противовключением). Если есть особые требования к скорости срабатывания или частоте включений, используют твердотельные реле;
  • тепловое реле: устанавливается на контактор и защищает от заклинивания и неполнофазной работы. Может быть упразднено в случае использования в схеме мотор-автомата, на котором и будет настроена уставка по току;
  • кнопки с НО и НЗ контактами без фиксации служат для пуска и останова. После нажатия на «Пуск» происходит шунтирование через блок-контакт пускателя и цепь фиксируется в замкнутом состоянии до нажатия на «Стоп» или исчезновения питания.

Этим реализуется самоподхват, обеспечивающий нулевую защиту.


В случае если двигатель нужно запускать в разные стороны, используют либо два пускателя, либо реверсивные пускатели. Ниже приведена реверсивная схема с тормозом:

Схема для подключения двигателя с фазным ротором, используемым в подъёмных кранах, дробилках, цементных печах:

Двигатель с фазным ротором не имеет сложностей с плавным пуском и регулированием оборотов, чего нельзя сказать о машинах с короткозамкнутым ротором. Двигатели с беличьей клеткой решают эти проблемы посредством устройства плавного пуска (УПП), переключения «эвезда-треугольник», ПЧ. На испытательных стендах могут применяться индукционные регуляторы.

Помимо указанных выше деталей в системе управления двигателем могут присутствовать контрольно-измерительные приборы и элементы автоматизированной системы управления технологическим процессом (КИПиАСУТП) – разные датчики, электроконтактные манометры (ЭКМ), электроконтактные термометры (ЭКТ). Например, в схемах управления насосами датчик протока защищает от сухого хода, а реле уровня служит для автоматического наполнения ёмкостей. Это усложняет схему управления двигателем и увеличивает габариты блока управления двигателем.

При работаете от ПЧ сигналы датчиков можно заводить непосредственно в него (например, токовую петлю 4-20 мА от датчика давления, термопары, сигнал 0-5 В тахогенератора). Некоторые ПЧ и пропорционально-интегрально-дифференцирующие регуляторы в качестве обратной связи могут использовать противо-ЭДС. Важно помнить, что для двигателей, работающих от ПЧ в режимах с ПВ=100% (S1, S7, S8) с охлаждением IC411,  стоит применить стороннее охлаждение. При этом рекомендуется использовать двигатели с термисторами или позисторами. Также не следует забывать, что ПЧ создают высшие гармоники и их рекомендуется использовать вместе с соответствующими сетевыми и моторными дросселями.

В случаях, когда в цепи участвует большое количество периферии, когда есть требования к скорости реагирования, при техпроцессах прецизионной точности, реализуемых на инкрементальных датчиках (энкодеры, резольверы) в системе управления используются ПЛК (программируемый логический контроллер), работающие с протоколами CAN, RS-485, RS-422. Это обеспечивает высокую скорость передачи больших объёмов данных ввиду высокой пропускной способности шин.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту [email protected] с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Как управлять мотором постоянного тока

Двигатель постоянного тока

Для начала рассмотрим повнимательней обычный двигатель постоянного тока. Любой двигатель имеет две основные части — ротор и статор. В коллекторном двигателе статор — неподвижная часть, состоит из постоянных магнитов (или в более мощных двигателях электромагнитов). Ротор (якорь) — вращается, совмещён с валом двигателя и состоит из многих катушек (как минимум трех). Коллектор (щёточно-коллекторный узел) отвечает за переключение выводов катушек ротора. Ток в таком двигателе подводится к катушкам ротора через скользящие контакты (или щётки). В один момент времени подключена только одна катушка, она и создаёт момент вращения двигателя за счет проходящего тока.

С точки зрения базовых элементов схемотехники любой двигатель можно представить в виде следующей эквивалентной схемы:


Когда мотор подключён источнику постоянного тока и еще не начал вращаться, то он представляет из себя обычное сопротивление. То есть через него течет ток согласно закону Ома и сопротивлению его обмотки. Преобладает компонента R. Индуктивность начинает влиять когда напряжение не постоянное, например, если мотор питается от ШИМ (PWM) сигнала.

Сопротивление ротора и индуктивность, как правило, очень малы. Его можно померить обычным мультиметром. Небольшие модельные моторы имеют сопротивление 1-10 Ом. Поэтому, при старте мотора (когда он ещё не начал вращаться), ток сильно превышает рабочий ток мотора и если мотор долго будет неподвижен (его заклинило), то такой высокий ток может привести к перегреву мотора и выходу из строя.

Индуктивность катушек ротора пытается поддерживать ток протекающий через обмотки постоянным. Ее влияние заметно только когда напряжение меняется. Когда мотор начинает вращаться, то коллектор начинает переключать катушки ротора, что вызывает изменение напряжения. Индуктивность пытается в эти моменты поддерживать ток протекающий через мотор на постоянном уровне за счет напряжения.

Во время вращения катушки ротора начинают вырабатывать ток (как генератор) — возникает обратная ЭДС. Чем быстрее вращается ротор, тем выше обратная ЭДС возникающая в катушках, а так как она направлена против напряжения питания, то ток потребляемый мотором снижается.

В дальнейшем нам понадобятся следующие выводы:

  • пока мотор не начал вращаться он является сопротивлением

  • если приложить к мотору изменяющееся напряжение (например PWM), то индуктивность будет иметь большое влияние, она будет сопротивляться изменению тока через мотор

  • когда мотор вращается, то он является генератором, и за счет этого потребляемый ток снижается (итоговое напряжение равно V — Vbemf).

Как подключить мотор к МК

В данной статье мы будем разбираться как управлять с помощью МК скоростью и направлением вращения обычным двигателем постоянного тока.

Для того чтобы коллекторный мотор постоянного тока начал вращаться, достаточно подать на него определённое напряжение. Полярность данного напряжения будет определять направление его вращения, а величина напряжения — скорость вращения. Напряжение нельзя менять безгранично. Каждый мотор рассчитан на определённый диапазон напряжений. При повышении напряжения ток через мотор будет расти, и он начнётся перегреваться и может сгореть. На следующем графике некоего мотора хорошо видна взаимосвязь его основных показателей.


Максимальной мощности (Torque — крутящий момент) мотор достигает при максимальном токе. И зависимость тока и момента — линейная. Максимальной скорости двигатель достигает при отсутствии нагрузки (на холостых оборотах), при увеличении нагрузки скорость вращения падает. Номинальное рабочее напряжение указано в паспорте на двигатель и именно для него и приведён и этот график. Если же снижать напряжение, то скорость вращения, и все остальные показатели будут тоже падать. Как правило, ниже 30-50% от номинального напряжения мотор перестанет вращаться. Если же мотор не сможет прокрутить вал (его заклинило), то по сути станет сопротивлением и потребляемый ток достигает максимальной величины, зависящей от внутреннего сопротивления его обмоток. Обычный мотор не рассчитан на работу в таком режиме и может сгореть.

Посмотрим как меняется ток от нагрузки на реальном моторе R380-2580.


Мы видим, что рабочее напряжение данного мотора — 12В, потребляемый ток под нагрузкой — 1.5А. Ток останова мотора вырастает до 8А, а в холостом же вращении, потребляемый ток равен всего 0.8А.

Как мы знаем, порт микроконтроллера не может выдать ток больше 50мА, и напряжение питания 12В для него слишком большое. Для управления моторами нам понадобится электронный ключ — транзистор, возьмём обычный биполярный транзистор NPN и подключим его по следующей неправильной схеме.


Чтобы мотор начал вращаться, на базу транзистора необходимо подать небольшой ток, далее транзистор откроется и сможет пропустить через себя гораздо больший ток и напряжение — мотор будет вращаться. Стоит отметить что, если мы соберём такую схему, то транзистор очень скоро, если не сразу, выйдет из строя. Чтобы этого не произошло, его необходимо защитить.

Как мы уже знаем одна из компонент мотора — индуктивность — сопротивляется изменению тока. Поэтому, когда мы закроем транзистор, чтобы выключить мотор, то сопротивление транзистора резко увеличится и он перестанет пропускать через себя ток. Однако индуктивность будет сопротивляться этому, и для того, чтобы удержать ток на прежнем уровне, по закону Ома, напряжение на коллекторе транзистора начнёт резко повышаться (может достигнуть даже 1000В, правда очень на малое время) и транзистор сгорит. Чтобы этого не произошло необходимо параллельно обмоткам мотора поставить диод, который откроет путь для обратного напряжения и замкнёт его на обмотке мотора, тем самым защитит транзистор.

Также, все постоянные моторы имеют еще одну неприятность — при вращении механический контакт в коллекторе не идеален, щётки искрят в процессе работы, создавая помехи, что может привести к сбою микроконтроллера. Чтобы снизить эти помехи, необходимо использовать конденсаторы небольшой ёмкости, подключенный параллельно выводам мотора (как можно ближе к самому мотору). Вот окончательная правильная схема (диод может быть не обязательно Шоттки, но он предпочтителен).


Биполярные транзисторы в открытом состоянии они ведут себя как диоды (на них падает около 0.7 В). А это, в свою очередь, вызывает их большой нагрев на больших токах и снижает КПД схемы управления мотором. Поэтому лучше управлять моторами с помощью полевых (MOSFET) транзисторов. В настоящее время они достаточно распространены и имеют невысокую цену. Их низкое сопротивление в открытом состоянии позволяет коммутировать очень высокие токи с минимальными потерями. Однако и у них есть свои недостатки. Так как MOSFET транзисторы управляются напряжением, а не током (и обычно оно составляет 10В), то нужно или выбирать специальные логические MOSFET, которые могут управляться низким напряжением — 1.8 .. 2.5В или использовать специальные схемы накачки напряжения (драйверы полевых транзисторов). Как выбирать MOSFET под вашу схему мы рассмотрим в других статьях, на конкретных приборах.

Теперь, подавая на выход микроконтроллера логическую единицу, мы заставим мотор вращаться, а логический ноль — остановится. Однако вращаться он будет с постоянной скоростью и только в одну сторону. Хотелось бы иметь возможность менять направление вращения мотора, а также его скорость. Рассмотрим, как этого можно добиться с помощью микроконтроллера.

H-Мост — меняем направление вращения мотора

Для управления направлением вращения мотора существует специальная схема, которая называется H-мост (схема выглядит как буква H).


Работает схема очень просто. Если открыть верхний правый и левый нижний транзистор, то на клемах мотора справа будет плюс, а слева будет минус. Мотор будет крутиться в одну сторону. Если открыть левый верхний и правый нижний, то справа будет минус, а слева плюс — полярность тока сменится, и мотор будет крутиться в другую сторону. Паразитные диоды внутри MOSFET транзисторов будут защищать всю схему (параметры этих диодов не очень хорошие и в реальных схемах могут понадобиться более быстродействующие диоды Шотке параллельно паразитным диодам, для снижения нагрева полевого транзистора), так что лишние компоненты не понадобятся, кроме искрогасящего конденсатора.


В схеме H-моста в качестве нижних транзисторов всегда используются N-канальные, а вот верхние могут быть как N-канальные, так и P-канальные. P-канальными транзисторами в верхнем ключе проще управлять, достаточно сделать схему смещения уровня напряжения на затворе. Для этого можно использовать маломощный N-канальный полевой или биполярный транзистор. Нижним транзистором можно управлять напрямую от МК, если выбрать специальный логический полевой транзистор.

Если в вашей схеме будет использоваться высоковольтный мотор постоянного тока (больше 24В) или мощный мотор с токами более 10А, то лучше использовать специальные микросхемы — драйверы MOSFET транзисторов. Драйверы управляются, как правило, сигналами микроконтроллера от 2 до 5В, а на выходе создают напряжение необходимое для полного открытия MOSFET транзисторов — обычно это 10-15В. Также драйверы обеспечивают большой импульсный ток необходимый для ускорения открытия полевых транзисторов. С помощью драйверов легко организовать управление верхним N-канальным транзистором. Очень хорошим драйвером является микросхема L6387D от компании ST. Данная микросхема хороша тем, что не требует диода для схемы накачки напряжения. Вот так она подключается для управления H-мостом на 2-х N-канальных транзисторах.


N-канальные полевые транзисторы, стоят дешевле P-канальных, а также имеют меньшее сопротивление в открытом состоянии, что позволяет коммутировать большие токи. Но ими сложнее управлять в верхнем положении. Проблема использования N-канального транзистора в верхнем ключе состоит в том, что для его открытия нужно подать напряжение 10В относительно Истока, а как вы видите на схеме там может быть все напряжение питания мотора, а не 0 вольт. Таким образом, на базу необходимо подать 10В + напряжение питания мотора. Нужна специальная bootstrap схема для повышения напряжения. Обычно, для этих целей используется схема накачки напряжения на конденсаторе и диоде. Однако такая схема работает только, если вы постоянно подзаряжаете конденсатор — открывая, закрывая нижний транзистор (в ШИМ управлении). Для возможности поддерживания верхнего транзистора постоянно открытым нужно еще усложнять схему — добавлять схему внешней подпитки конденсатора. Вот пример схемы управления N-канальными транзисторами без использования микросхем драйверов.


Перейдём к управлению скоростью вращения мотора.

ШИМ сигнал — управляем скоростью вращения мотора

Моторы постоянного тока имеют линейную зависимость скорости вращения от приложенного напряжения. Таким образом, чтобы снизить скорость вращения, надо подать меньше напряжения. Но надо помнить, что с падением напряжения, у мотора падает мощность. Поэтому, на практике, можно управлять скоростью мотора только в пределах 30%-50% от полной скорости вращения мотора. Для управления скоростью мотора без потери мощности, необходима обратная связь от мотора по оборотам вращения, например как в электрическом шуруповерте. Такой режим управления, требует более сложной схемы. Мы же будет рассматривать простой вариант — управление скоростью мотора без обратной связи.

Итак, нам необходимо менять напряжение подаваемое на мотор. В нашем распоряжении есть MOSFET транзистор. Мы помним, что наш мотор имеет индуктивность. Индуктивность сопротивляется изменению тока. И если быстро включать и выключать напряжение на моторе, то в момент выключения ток будет продолжать течь благодаря индуктивности. А мотор будет продолжать вращаться по инерции, а не остановится. Но естественно, вращаться он будет медленнее, среднее напряжение на его обмотках будет меньшее.

Микроконтроллер, как раз, отлично умеет генерировать импульсный ШИМ (PWM) сигнал. А мотор умеет интегрировать данный сигнал (усреднять) за счёт индуктивности обмоток и инерции ротора. От коэффициента заполнения (скважности) ШИМ сигнала как раз и будет зависеть полученное мотором среднее напряжение, а значит и скорость.

Какая же частота ШИМ нужна для лучшего управления мотором? Ответ очень простой, чем больше, тем лучше. Минимальная частота зависит от индуктивности мотора, а также массы ротора и нагрузки на вал мотора. Если смоделировать в электрическом симуляторе (например, PROTEUS) ШИМ управление мотором, то будет видно, что чем больше частота ШИМ, тем более ровный ток протекает через мотор (ripple current — снижается при увеличении частоты). Низкая частота:


высокая частота:


Если же частота упадёт ниже определённого уровня, ток станет разрывным (будет падать до нуля) и в итоге мотор не сможет крутиться.


Отлично, все просто! Делаем частоту ШИМ побольше, например 1 МГц, и любому мотору хватит. В жизни же, все не так просто. Для понимания всех возможных проблем можно упрощенно принять затвор MOSFET транзистора за идеальный конденсатор. Для того чтобы транзистор полностью открылся, конденсатор необходимо зарядить до 10В (на самом деле меньше). Чем больше ток, который мы можем вкачать в конденсатор, тем быстрее он зарядится, а значит быстрее откроется транзистор. В процессе открытия транзистора, ток и напряжение на нем будут максимальными, и чем больше это время, тем сильнее нагреется транзистор. В datasheet обычно есть такой параметр как Qgate — полный заряд, который надо передать транзистору, чтобы он открылся полностью.


Чем меньше эта величина, тем меньшей ток нужен для управления данным транзистором. Естественно, такой ток нужен только на очень короткое время — какое, опять же написано в datasheet — tr, обычно оно измеряется в наносекундах. Чтобы выдать такой ток, нужны специальные драйверы, если же мы управляем логическим MOSFET напрямую от микроконтроллера, то мы не сможем обеспечить такой ток. Поэтому для защиты микроконтроллера необходимо перед базой MOSFET ставить резистор, а это сильно замедляет время открытия. В итоге, микроконтроллер в прямом управлении не может обеспечить более 1-2 мкc на открытие и закрытие транзистора. Время открытия и закрытия должно занимать не более 10% длительности ШИМ сигнала. Таким образом, мы сразу получаем ограничение в частоте — 50 000 Гц. Дополнительно, сам микроконтроллер должен иметь возможность генерировать ШИМ сигнал с возможностью хотя бы 8 битного управления шириной ШИМ (для этого требуется большая рабочая частота МК). В итоге, обеспечить большую частоту ШИМ не так просто. Так же, на высоких частотах, начитает мешать паразитные ёмкости и индуктивности. На плате, которую можно сделать дома, получить частоту ШИМ больше 300 кГц, очень сложно. Трассировка платы должна быть сделана идеально. Для снижения требований к плате, в настоящее время выпускаются специальные MOSFET, объединённые с драйверами управления, они позволяют на заводских, многослойных платах получить частоту управления MOSFET в 2МГц.

Индуктивность моторов не такая уж маленькая, и такие большие частоты не нужны. Для управления моторами постоянного тока вполне достаточно 8 кГц, лучше около 20кГц (за звуковым диапазоном).

Дополнительно стоит отметить, что для снижения стартового тока необходимо плавно поднимать на старте частоту ШИМ. А еще — лучше контролировать стартовый ток мотора с помощью датчиков тока.

ШИМ управление мотором предполагает очень быстрое изменение напряжение от 0 для максимального, что порождает большие проблемы при трассировке платы. Перечислим коротко правила, которые необходимо соблюдать при трассировке платы.

  • Земли управления моторами и микроконтроллера обязательно должны быть разделены, соединение в одной точке тонким проводником, например 0.3мм, как можно ближе к проводам питания всей схемы

  • Драйвера управления MOSFET должны быть как можно ближе к самим MOSFET транзисторам

  • Исполнение управляющей области обязательно двухсторонее, желательно с земляным слоем с одной стороны. При импульсном управлении возникают электромагнитные помехи, чтобы снизить их, земляной слой должен быть рядом.

  • Обязательно наличие конденсатора как можно ближе к зоне прохождения больших импульсных токов. Если такого конденсатора не будет, то напряжение на линии питания будет сильно проседать и микроконтроллер будет постоянно сбрасываться. Также без такого конденсатора, за счёт индуктивности проводов питания, напряжения на линии питания может увеличиться в несколько раз и компоненты выйдут из строя!

Более подробно мы рассмотрим как работают эти правила на конкретных приборах.

ШИМ сигнал в H-мосте

Чтобы можно было менять направление вращения и скорость — нужна схема H-моста, а для регулирование скорости нужно управлять транзисторами ШИМ сигналом. В схеме H-моста четыре транзистора. Как лучше ими управлять? На какой транзистор подавать ШИМ сигнал? Разберёмся в этом вопросе (рекомендуем прочитать очень подробную статью на эту тему).

Рассмотрим нашу схему с точки зрения нагрева транзисторов. Это один из основных критериев, по которому наш прибор может выйти из строя. Полевой транзистор состоит из двух элементов — собственно транзистор и паразитный диод. В схеме управления мотором оба элемента работают. Нагрев полевого транзистора происходит в следующие моменты времени:

  • когда транзистор открыт, нагрев идёт из-за сопротивления в открытом состоянии Rdson, пропорционально времени открытия транзистора выделяется мощность P = I * I * Rdson

  • когда транзистор закрыт, то ток ЭДС мотора идёт через диод, то есть нагрев идет из-за диода P = I * U diode forward (как правило 1В)

  • когда транзистор переключается из открытого состояния в закрытое, то нагрев пропорционален времени открытия и закрытия транзистора

Посмотрим, как влияет схема управления на нагрев нашим электронных ключей. Допустим, что мы управляем мотором ШИМ сигналом со скважностью 50% и мотор крутится в одну сторону.

Самый простой вариант — применить ШИМ сигнал к одному из двух транзисторов, а второй оставить все время открытым. Обычно, ШИМ в этом случае подаётся на нижний транзистор (N типа), который обычно быстрее. В этом случае нагрев нижнего будет больше верхнего на величину тепла выделяемого при переключениях транзистора. Чтобы сравнять счёт, можно попеременно подавать ШИМ сигнал то на верхний (если они одинаковые), то на нижний транзистор. Также можно подавать ШИМ на оба транзистора одновременно, но из-за разницы в транзисторах это будет не эффективно, а также будет увеличивать нагрев за счёт переключения транзисторов. При такой схеме управления, два других транзистора работают как диоды. К счастью, наибольший ток через диод будет при наибольшей скважности ШИМ, при этом диод будет задействован очень малое время.

Для исключения тока через диоды, которые дают существенный нагрев, можно мотор никогда не отключать от напряжения, а вместо этого, крутить его в обратную сторону. Таким образом, мы должны, например 70% ШИМ сигнала крутить вправо, а 30% влево. Это даст в итоге 70%-30%=40% скорости вправо. Но при этом не будут задействованы диоды. Такой метод управления называется комплиментарным. Такая схема требует большого конденсатора на линии питания, а также источника питания, который может потреблять ток (например аккумулятора).

Вместо вращения мотора в разные стороны, можно помогать диодам — а именно тормозить мотор, открывать два верхних транзистора в момент низкого уровня ШИМ сигнала. На практике, все эти методы не дают существенного изменения скорости вращения двигателя, но позволяют эффективно управлять нагревом полевых транзисторов. Более подробно про особенности различных схем управления можно в этой статье.

На этом мы закончим нашу статью про моторы. Теперь можно перейти к практике — будем делать плату управления 4-мя моторами для робота.

Управление двигателем постоянного тока | joyta.ru

Чтобы двигатель постоянного тока начал вращаться, ему необходимо обеспечить нужное количество энергии. Как правило, для маломощных двигателей достаточно несколько ватт. Блок управления (микроконтроллер), который принимает решения о запуске двигателя, не может непосредственно управлять двигателем, то есть обеспечить необходимую мощность со своего вывода. Это связано с тем, что порты микроконтроллера имеют очень ограниченную нагрузочную способность (максимальный ток на выходе микроконтроллера обычно не более 20 мА).

Поэтому нужен усилитель мощности — устройство, которое может на своем выходе генерировать сигнал мощностью большей, чем мощность на его входе. Такими устройствами являются транзистор и реле, которые прекрасно подходят для управления двигателем постоянного тока.

Управление двигателем при помощи биполярного транзистора

Самый простой способ приведения в действие двигателя показан ниже:

Биполярный транзистор используется в качестве переключателя. Резистор R необходимо подобрать таким, чтобы в худшем случае (потенциал базы равен потенциалу эмиттера) через него протекал ток, не превышающий максимальный ток порта микроконтроллера.

Для того чтобы подобрать подходящий транзистор, нам нужно знать максимальный ток во время пуска или остановки двигателя, и ток во время нормальной его работы. Исходя из этого, мы подберем транзистор с соответствующим током коллектора и его максимальное значение.

Следует также обратить внимание на мощность, выделяющуюся на транзисторе (P = Uкэ * Iк). Несмотря на то, что транзистор в данном случае работает в состоянии насыщения и напряжение Uкэ часто не превышает 1В, коллекторный ток все же велик (около 0,5 А для двигателя среднего размера) и, следовательно, мощность, излучаемая на транзисторе может потребовать от нас установки радиатора.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Другой проблемой при применении биполярных транзисторов, может быть, слишком большой ток базы. Соотношение токов выходного сигнала к входному такого транзистора — это чаще всего 100 (это отношение называется коэффициентом усиления по току и обозначается или hfe ). Но, к сожалению, когда транзистор работает в состоянии насыщения, этот коэффициент сильно снижается.

Это приводит к тому, что если мы хотим, чтобы ток коллектора имел большое значение, это может потребовать большего тока, чем 20 мА, то есть больше, чем составляет нагрузочная способность порта микроконтроллера. В таких случаях решением может быть использование комбинации транзисторов – транзистор Дарлингтона:

Такая система ведет себя как один транзистор с большим значением усиления тока и малой скоростью работы.

Несколько слов об индуктивных нагрузках

Поскольку двигатель является индуктивной нагрузкой, мы должны быть осторожны. Если через обмотку течет ток, и мы внезапно остановим этот поток, то на выводах обмотки временно появляется большое напряжение. Это напряжение может привести к повреждению транзистора (в представленной схеме выше) вызывая пробой перехода база-коллектор. Кроме того, это может создавать значительные помехи. Для предотвращения этого необходимо параллельно с индуктивной нагрузкой подключить диод:

Во время нормальной работы двигателя диод смещен в обратном направлении. Отключение питания электродвигателя вызывает нарастание напряжения на катушке, при этом диод будет смещен в прямом направлении, благодаря чему произойдет разряд излишней энергии накопленной в катушке.

Диод следует подобрать такой, чтобы он выдерживал обратное напряжение во время нормальной работы двигателя. Такую защиту можно применять как при использовании биполярных транзисторов, так и MOSFET. Так же рекомендуется использовать диод и в работе с электромагнитным реле, для предотвращения раннего износа контактов.

Управление двигателем при помощи MOSFET транзистора

Так же можно управлять постоянным двигателем с помощью полевого транзистора MOSFET:

Он должен быть с каналом обогащенного типа. Основным преимуществом такого транзистора является практически отсутствие входного тока. Он имеет небольшое активное сопротивление канала (доли ома), благодаря чему потери мощности в транзисторе не большие. Недостатком является чувствительность к электростатическим разрядам, которые могут вывести транзистор из строя.

Так как ток стока может достигать (для среднего транзистора) десятков ампер и, имея практически нулевой входной ток, MOSFET транзисторы отлично подходят в качестве усилителя мощности и часто являются лучшей альтернативой, чем биполярные. Они так же должны быть защищены диодами от индуктивных всплесков, так как это может привести к пробою между затвором и каналом (напряжение пробоя составляет несколько десятков вольт).

Управление двигателем при помощи реле

Если вам необходимо управление двигателем постоянного тока, и вы знаете, что частота переключения не будет слишком большая (ниже 20 Гц), то вы можете для коммутации использовать реле (реле не подходят для управления ШИМ). Преимуществом такого решения является, прежде всего, малое выделение тепла.

Существуют малогабаритные реле способные управлять токами до 10 А ! Для таких больших токов, потери мощности в реле являются приемлемыми, но для небольших токов хуже. Катушка управления контактами реле можно работать даже от нескольких сотен мА. Так что нет никакого смысла в использовании такого реле для управления током подобной величины.  К счастью, есть отдельные экземпляры, которые потребляют ток около 40 мА и это уже гораздо лучше.

Если речь идет о напряжении управления реле, то оно бывает от 3 до 24 В.  Как мы уже писали ранее, максимальный выходной ток микроконтроллера 20 мА, а это слишком мало, чтобы управлять реле напрямую. Поэтому для управления необходимо использовать транзистор. Схема такого подключения, как правило, выглядит следующим образом:

Так и так, нам нужен транзистор. Следует, отметить, что в данном случае выделяется гораздо меньше тепла, чем на схеме, основанной только на транзисторе, так как через транзисторный ключ в этой системе течет небольшой ток, а само реле почти не рассеивает энергию в выходной цепи.

Защитный диод на реле не является обязательным. Его наличие зависит от силы тока, индуктивности катушки и максимального напряжения Uкэ транзистора. А вот наличие диода в выходной цепи больше зависит от того, хотим ли мы продлить срок службы контактов реле.

В конце рассуждений о реле приведем ситуацию, когда данный вид управления двигателем является оптимальным. Предположим, что мы хотим управлять двигателем, у которого номинальное рабочее напряжение 2,5 В и ток 3А и работает он от источника напряжением 2,5 В (переключение с небольшой частотой). Если вы будете использовать усилитель, построенный на транзисторе, то на выходе мы будем иметь падение напряжения около 1 В, что в данном случае является слишком большим значением. При использовании же реле у нас никакого падения напряжения не будет.

Управление двигателем при помощи H-моста

Решения, которые мы привели до этого, имеют основной недостаток — с их помощью не возможно управлять двигателем в двух направлениях! Такая необходимость, скорее всего, нам пригодиться, например, при строительстве роботов.  H-моста — это конструкция, которая может быть построена как из обоих типов транзисторов, как и с реле.

Буква «H» исходит из того, что четыре реле и двигатель в середине образуют на схеме букву «H».

Подробно о том, как работает H-мост можно почитать здесь

Управление шаговым двигателем

Шаговые двигатели, так же как и коллекторные, состоят в основном из катушек. То есть для вращения нужно пропустить ток через катушки. Таким образом, все из представленных схем управления двигателями могут быть использованы и для управления  шаговым двигателем. (все, кроме H-моста)
Разница в схеме усилителя мощности для шаговых двигателей заключается в том, что здесь немного другие напряжения и токи, и также в основном требуется 4 переключателя на один двигатель (когда двигатель имеет пять контактов).

Номинальное рабочее напряжение, в основном, находится в диапазоне 9 — 24 В. При таких не малых напряжениях мы имеем дело также с большим током: 0,3 — 1A на одну фазу! Ниже приведен пример подключения шагового двигателя с 5 выводами:

В роли ключей мы можем также использовать MOSFET — транзисторы. Это даже более простое решение.
Так как нам нужно до 4-х транзисторов, которые занимают довольно много места на плате, хорошим решением будет использовать микросхему ULN2003A.

Система управления двигателем: описание, характеристики

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Технический результат заключается в возможности снижения неравномерности нагрузки для разных цилиндров многоцилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением и распределенным впрыскиванием топлива. Согласно изобретению, регулировка нагрузки на двигатель осуществляется общей на все цилиндры дроссельной заслонкой. При этом индивидуальные впускные трубопроводы отдельных цилиндров оснащены дополнительными дроссельными заслонками, обеспечивающими коррекцию подачи воздуха на основании информации от датчиков свободного кислорода, установленных в индивидуальных выпускных трубопроводах отдельных цилиндров. Регулировка угла опережения зажигания осуществляется индивидуально для каждого цилиндра с помощью датчика детонации.

Описание

Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.

Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя.

Свою историю система управления двигателем ведет от объединенной системы впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств. Помимо традиционных систем впрыска и зажигания под управлением электронной системы находятся: топливная система, система впуска, выпускная система, система охлаждения, система рециркуляции отработавших газов, система улавливания паров бензина, вакуумный усилитель тормозов.

Термином «система управления двигателем» обычно называют систему управления бензиновым двигателем. В дизельном двигателе аналогичная система называется система управления дизелем.

Система управления двигателем включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства систем двигателя.

Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Количество и номенклатура датчиков определяется видом и модификацией системы управления. Например, в системе управления двигателем Motronic-MED применяются следующие входные датчики: давления топлива в контуре низкого давления, давления топлива, частоты вращения коленчатого вала, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха (при наличии), детонации, температуры охлаждающей жидкости, температуры масла, температуры воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки, давления во впускном коллекторе, кислородные датчики и др. Каждый из датчиков используется в интересах одной или нескольких систем двигателя.

Электронный блок управления двигателем принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются электрический топливный насос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок.

Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат (на некоторых моделях двигателей), реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятора радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система различает следующие режимы работы двигателя:

  • запуск;
  • прогрев;
  • холостой ход;
  • движение;
  • переключение передач;
  • торможение;
  • работа системы кондиционирования.

Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами — путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

Возможные неисправности блока управления ECU

Для того чтобы поставленный новый блок управления устранил причины появляющихся ошибок, необходимо достоверно знать в чем заключается поломка старого ЭБУ.

Электронные модули управления наиболее часто выходят из строя по причине перегрузки напряжения (короткое замыкание в цепи) или из-за постоянного перегрева оборудования, тряски, ударов, коррозии. Не устраняя причины короткого замыкания, владелец автомобиля рискует получить в скором времени полностью непригодный к эксплуатации бортовой компьютер.

Из внешних факторов, которые также могут влиять на работу ЭБУ, стоит обращать внимание на возможное воздействие воды на приборы. Вода может попадать вовнутрь прибора, стимулируя развитие коррозийных процессов и становясь причиной возникновения коротких замыканий. Восстановление модулей управления, на которые оказывала воздействие вода, практически невозможно. Единственно возможный вариант в этом случае — замена ЭБУ. А вот механические повреждения, микротрещины в плате можно устранить силами специалистов.

Основные признаки неисправности ECU

Нет сигнала управления на форсунки, зажигания, бензонасоса, регулятора холостого хода, а также другими исполнительными механизмами. Нет реакции на лямбда — регулировку, ДПДЗ, датчиков температуры, и т.п.

Автодиагностика не определяет (не выходит на связь). Физические повреждения (сгоревшие электронные компоненты, проводники на печатной плате).

Причины возникновения поломки ECU

Вмешательство в электрику автомобиля неквалифицированными «специалистами» при установке сигнализаций или проведении ремонтных работ.

  1. «Переполюсовка» при присоединении аккумуляторной батареи.
  2. «Прикуривание» от автомобиля с запущенным мотором.
  3. Снятие клеммы с аккумулятора на запущенном двигателе.
  4. Запуск стартера с отключенной силовой шиной;
  5. Попадание сваркой при выполнении сварочных работ при ремонте на датчики или электропроводку автомобиля.
  6. Обрыв или замыкание проводки.
  7. Попадание воды в ECU.

Пробой высоковольтного участка системы зажигания (пробой катушки или высоковольтных проводов на массу) вызывает перегрузку, и как следствие перегорание силовых ключей в блоке управления.

Вид неисправности узлов блока управления практически всегда позволяет предоставить советы по проверке узлов и систем двигателя которые могли вызвать данные поломки, так как между ними существует прямая взаимосвязь. Это АРХИВАЖНЫЙ момент, так как, если блок управления сгорел из-за проблем в электропроводке или исполнительном устройстве, простая замена ECU в 90% случаев может ничего не принести, кроме еще нескольких перегоревших блоков ECU, которые уже обратно никто не примет.

Автоматическое управление двигателем

Автоматическое управление двигателями переменного тока в насосных станциях осуществляется электрической аппаратурой высокого и низкого напряжения, вручную и автоматически. При ручном управлении дежурный персонал может производить включение и отключение двигателей непосредственно у места их установки или дистанционно — со щита управления, находящегося в том же здании или расположенного на небольшом расстоянии от объекта управления. 

При автоматическом управлении вмешательство дежурного персонала не требуется, так как импульсы на включение и отключение двигателей подают специальные реле, реагирующие на изменение тех или иных технологических параметров (давление, расход, уровень и пр.). 

Осуществление дистанционного и автоматического управления двигателями возможно лишь при использовании релейно-контакторной аппаратуры, какая приходит в действие от импульсов малой мощности и обеспечивает высокую надежность работы. Электрические аппараты, входящие в состав электрических схем контакторного управления, выполняют различные функции. 

Одни из них подают командный импульс другим элементам схемы для изменения режима электрического привода и сигнализации: аппараты управления (кнопки, универсальные переключатели и т. п.), аппараты, контролирующие электрические и технологические параметры (реле напряжения тока, реле уровня, давления и др.), аппараты, контролирующие положение механизмов (путевые и конечные выключатели) и пр. 

Другие аппараты воспринимают командный импульс и осуществляют переключения в главных или силовых цепях двигателей. Основными из них являются: контакторы, автоматы, масляные выключатели и др. Кроме них в электрические схемы включаются защитные аппараты, отключающие электрические цепи и двигатели при электрических и гидромеханических повреждениях—реле, а также контрольно-измерительные и сигнальные приборы. 

Большая часть аппаратуры, применяемой в схемах контакторного управления двигателями, монтируется на станциях управления (магнитные станции), которые по своему конструктивному исполнению делятся на панели управления и блоки управления. 

Аппараты ручного управления, приборы измерения и сигнализации, в зависимости от способа управления могут устанавливаться у места установки двигателя или монтироваться на щитах управления в насосных станциях и в диспетчерских пунктах. 

Аппараты, контролирующие технологические параметры и положение механизмов, устанавливаются в соответствующих устройствах (резервуары, трубопроводы, насосы, задвижки и пр.) в различных местах и на различном расстоянии от места управления. 

Все указанные элементы независимо от места установки связываются одной общей схемой, которая составляется в соответствии с технологическим заданием и должна обеспечить определенную последовательность выполнения операций рабочим механизмом, а также необходимые блокировки. 

Блокировками называются механические и электрические связи, исключающие опасный режим, возможный по различным причинам (повреждения в схеме, неправильные действия обслуживающего персонала) и электрические связи, разрешающие работу электрического привода только в случае соблюдения определенных условий, например, при определенном деленном положении другого механизма, при работе электрического привода другого механизма и т. п. 

Схемы контакторного управления двигателями составляются по определенным правилам, главные из которых следующие: Цепи главного тока или силовые цепи отделяются от цепей управления и вычерчиваются жирными линиями, а вспомогательные — тонкими линиями. 

Отдельные элементы одного и того же аппарата для удобства чтения изображаются не сосредоточенно в одном месте схемы, а в различных участках ее, причем элементы одного и того же аппарата имеют одни и те же буквенные обозначения. Буквенные обозначения аппаратуры содержат одну или несколько букв, из которых первая может соответствовать наименованию аппарата, а вторая — ее назначению. 

 

Например, КЛ — контактор линейный, КУ — контактор ускорения и т. д. Если в схеме имеется несколько аппаратов, выполняющих одинаковые функции, каждому из них дается порядковый номер, например 1КУ—первый контактор ускорения, 2КУ— второй контактор ускорения и т. д. При выверчивании схем пользуются условными обозначениями, установленными ГОСТ 7624-55. Главные из них приведены в таблице 33. 

Схемы управления асинхронными двигателями. Наибольшее распространение в электрическом приводе центробежных насосов получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Для управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором небольшой мощности часто применяется магнитный пускатель. Он представляет собой контактор с двумя тепловыми реле, укрепленными на изоляционной плите в общем металлическом кожухе (рис. 299). 

Схема магнитного пускателя (рис. 300) предусматривает следующую последовательность действия. При нажатии кнопки «пуск» возбуждается катушка линейного контактора JI, которая замыкает главными контактами силовую цепь двигателя, а блокконтактами шунтирует кнопку «пуск», что позволяет при возвращении кнопки в нормально открытое положение держать цепь катушки линейного контактора под напряжением. 

Для остановки двигателя нажимают на кнопку «стоп» — катушка контактора, потеряв возбуждение, отпускает главные контакты в силовой цепи двигателя и блокировочные во вспомогательной цепи- Для повторного включения необходимо нажать вновь кнопку «пуск». Таким образом, схема позволяет произвести только пуск и отключение двигателя и предусматривает следующую защиту двигателя: а) от перегрузки — тепловыми реле РТ, б) от произвольного самозапуска— нормально открытыми контактами «пуск». 

Нагревательные элементы теплового реле РТ включены в силовую цепь двигателя, а нормально закрытый контакт — в цепь катушки линейного контактора. В случае перегрузки двигателя биметаллический элемент реле нагревается, своими контактами размыкает цепь питания катушки Л и тем самым силовую цепь двигателя. Так как цепь управления магнитного пускателя питается от силовой цепи двигателя, в случае внезапного исчезновения напряжения контактор отключает двигатель от сети. 

Повторное включение двигателя после перерыва в подаче энергии возможно только после нажатия кнопки «пуск», т. е. самозапуск двигателя невозможен. Описанный порядок работы схемы предполагает полуавтоматическое управление, при котором импульсы на включение и отключение двигателя подаются от руки с помощью кнопок «пуск» и «стоп». В случае автоматического управления импульсы на включение и отключение двигателя посылаются реле технологического контроля РТК, какими могут быть: реле уровня, реле давления и др. 

 

Контакты этих реле присоединяются параллельно кнопке «пуск» и последовательно кнопке «стоп» и действуют автоматически с изменением регулирующего параметра (на схеме пускателя обозначены пунктиром). Для управления электродвигателями задвижек используются реверсивные магнитные пускатели, снабженные двумя контакторами, позволяющими не только включать и выключать двигатели, но и изменять направление их вращения. 

На рис. 301 показана схема управления короткозамкнутым двигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя. При нажатии кнопки «вперед» включается контактор В, при нажатии кнопки «назад» — контактор Н. При этом меняется порядок чередования фаз, изменяется направление вращения магнитного потока и ротора двигателя. Одновременное включение контакторов В и Н недопустимо, так как при этом происходит короткое замыкание силовой цепи двигателя. 

Поэтому в схеме пускателя предусматривается электрическая блокировка, не допускающая одновременного включения реверсивных контакторов. Она производится при помощи нормально закрытых блок-контактов H— в цепи катушки В и блок-контактов В — в цепи катушки Н. Кроме электрической, обычно предусматривается еще и механическая блокировка контакторов. 

 

Применение магнитных пускателей для управления и защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором желательно во всех случаях, когда это допустимо по мощности двигателя (при напряжении 380 в около 55 квт), исключая установки, где требуется самозапуск двигателя, а также действие защиты на сигнал, а не на отключение (пожарные насосы). 

 

Для привода вакуум-насосов и дренажных насосов магнитные пускатели могут быть установлены и без тепловой защиты, так как работа их непродолжительна, а перегрузка по технологическому режиму исключена. 

 

Магнитные станции управления. Для пуска двигателей малой и средней мощности в настоящее время широко используются магнитные станции нормализованных серий (блоки управления, панели управления), на которых монтируются автоматы, контакторы, максимальные реле или предохранители, иногда тепловые реле и предохранители. 

 

 

Блоки управления имеют схему управления, подобную схеме магнитного пускателя, и отличаются от последней только деталями. Аппаратура блока монтируется на одной изоляционной плите, которая может быть установлена индивидуально или по несколько штук на одной общей раме. В отличие от блоков панели управления имеют более сложную схему управления, большее количество аппаратов и монтируются на нескольких изоляционных плитах, укрепленных на общей раме из угловой стали. 

На рис. 302 показана схема управления станции управления серии БН нулевой, 1 и 2-й величин, а на рис. 303—общий вид станции. Предельный ток в длительном режиме этих станций составляет соответственно 15, 40 и 75а. Максимально-мгновенная защита в трех фазах главной цепи и тепловая в трех фазах, действующая при перегрузке либо при двухфазной работе двигателя, осуществляется воздушным автоматом А, установленным совместно с контактором Л на общей изоляционной плите. 

 

Для подготовки схемы к действию необходимо перед пуском включить автомат от руки. Дистанционное или автоматическое управление производится импульсами, подаваемыми от установленных вне станций командоаппаратов (кнопок, универсальных переключателей с самовозвратом в нулевое положение или реле, воспринимающих изменения тех или иных технологических параметров). 

У станций серии БН 3-й величины максимальная защита осуществляется с помощью плавких предохранителей, тепловая защита — тепловыми реле. У станций 4-й и 5-й величины максимально мгновенная защита осуществляется максимальными реле, а тепловая — тепловыми реле РТ, включенными через трансформаторы тока. 

Элементная схема и общий вид станции серии БН 4-й и 5-й величины показаны на рис. 304 и 305. В зависимости от величины установленного контактора (КТЗЗА, КТ34А или КТ35А) предельный ток в длительном режиме станции 3, 4 и 5-й величины составляет 150, 300 и 600а. Станции серии БН рассчитаны на прямой пуск двигателя от полного напряжения сети. Однако пусковые тока отдельных асинхронных двигателей большой мощности при прямом пуске могут вызвать значительное снижение напряжения в сети и нарушить нормальную работу других приемников. 

В таких случаях для уменьшения пусковых токов в цепь статора двигателя на период пусков включается активное сопротивление. На рис. 306 приведена схема пуска асинхронного двигателя с активным сопротивлением в цепи статора магнитной станции серии ПИ5320. При включении вспомогательной цепи рубильником 2Р возбуждается электромагнитное реле времени РУ. Так как катушка реле работает на постоянном токе, она подключена к цепи переменного тока через, купроксный выпрямитель ВК. Своими контактами реле РУ мгновенно замыкает цепь катушки контактора ускорения У, подготавливая цепь пуска двигателя, и размыкает цепь катушки линейного контактора Л. 

При подаче импульса от руки кнопкой «пуск» или контактами реле технологического контроля возбуждается контактор У и своими глазными контактами подает пониженное, с помощью пускового сопротивления СП, напряжение в цепь статора двигателя, а блок-контактами подготавливает цепь катушки линейного контактора и размыкает цепь реле управления РУ. 

Реле РУ с выдержкой времени, достаточной для разгона двигателя, размыкает цепь катушки контактора ускорения и замыкает цепь катушки линейного контактора, который подает полное напряжение на статор двигателя. Защита двигателя от перегрузки осуществляется тепловыми реле ITT и 2ТТ, подключенными к статору через трансформаторы тока, а от коротких замыканий — максимальными реле 1PM, 2РМ и ЗРМ. Общий вид магнитной станции серии ПН5320 приведен на рис. 307. 

 

Схемы управления синхронными двигателями. Отсутствие пускового момента у синхронного двигателя требует специальных устройств для разгона двигателя. Для этой цели на ротор укладывается короткозамкнутая пусковая обмотка, создающая момент, подобно асинхронному двигателю. При достижении ротором подсинхронной скорости в обмотку возбуждения подают постоянный ток, двигатель входит в синхронизм, развивая момент за счет взаимодействия магнитного поля статора и магнитного поля ротора, возбуждаемого постоянным током. 

Процесс автоматизации пуска синхронного двигателя сводится главным образом к установлению определенной очередности в управлении цепями статора и ротора. Операции по управлению цепями статора синхронного двигателя аналогичны операциям при управлении асинхронного двигателя. Операции по управлению цепи ротора заключаются в том, чтобы на период пуска замкнуть обмотку возбуждения на разрядное сопротивление, а при подходе к синхронной скорости подать в нее полное возбуждение от источника постоянного тока. 

Схема прямого пуска синхронного двигателя высокого напряжения в функции пускового тока двигателя показана на рис. 308. Статор двигателя присоединяется к сети масляным выключателем Л, а ротор с обмоткой возбуждения постоянно подключен к возбудителю В через разрядное сопротивление СГ. Токовое пусковое реле РПТ, дающее импульс на подачу полного возбуждения в ротор, питается от трансформатора тока, а реле форсировки возбуждения — от трансформатора напряжения, присоединенных к высоковольтной стороне двигателя. 

При пуске двигателя реле РПТ возбуждается сразу при подаче напряжения на статор, замыкает свой н. о. контакт в цепи блокировочного реле 1РБ,.которое закрывает контакт в цепи 2РБ и открывает в цепи катушки контактора М. Пои подходе к синхронной скорости и уменьшении пускового тока реле РПТ размыкает цепь реле 1РБ, которое с выдержкой времени ~ 0,5 сек. замкнет контакты в цепи катушки контактора М; контактор М своими главными контактами зашунтирует разрядное сопротивление СГ и подаст полное возбуждение на ротор двигателя, а блок-контактом подготовит цепь отключающей катушки контактора. 

 

 

Наличие отключающей катушки у контактора М объясняется тем, что контактор имеет защелку и его контакты удерживаются во включенном положении при обесточенной катушке. При отключении двигателя от сети блок-контакты масляного выключателя замыкают цепь питания отключающей катушки (катушка защелки), которая своими блок-контактами подключает параллельно основную катушку контактора и совместным тяговым усилием освобождает подвижную систему контактора. 

Блокировочное реле 2РБ вводится в схему управления для защиты пусковой обмотки двигателя от затянувшегося асинхронного пуска, так как она не рассчитана на длительную работу. Выдержка времени этого реле устанавливается в 3 сек. Если по прошествии 3 сек. контактор М не включится и двигатель по какой-либо причине не войдет в синхронизм, реле 2РБ отключит контактор М и снимет тем самым возбуждение на роторе. 

 

Реле форсировки возбуждения РФ срабатывает при уменьшении напряжения в сети ниже заданного предела, подает напряжение на втягивающую катушку контактора Ф, который своими блок-контактами шунтирует сопротивление в обмотке возбуждения возбудителя, чем обеспечивает повышение тока возбуждения ротора. Усиление тока возбуждения повышает момент двигателя и предотвращает выпадение его из синхронизма при колебаниях напряжения в сети. 

Цепь управления двигателя питается постоянным током от возбудителя и защищается тепловыми реле автомата АВ. Защита цепи статора от перегрузки и коротких замыканий в схему станции не включается и осуществляется реле, установленными в распределительном устройстве высокого напряжения, с действием на отключение масляного выключателя JI.  

Внешний вид магнитной станции показан на рис. 309. Для механизмов с легкими условиями пуска, к которым относятся и центробежные насосы, в настоящее время рекомендуется схема запуска синхронного двигателя с глухо присоединенным возбудителем В. Реле пусковое токовое, разрядное сопротивление и контактор подачи возбуждения М — устраняются. Возбудитель разворачивается вместе с двигателем и при подходе к синхронной скорости обеспечивает полное напряжение возбуждения. 

На рис. 310 показана схема станции типа БН7302 для управления высоковольтным синхронным двигателем с глухоприсоединенным возбудителем. Статор подключается на полное напряжение сети масляным выключателем Л и разгоняется как асинхронный. Так как в процессе разгона напряжение возбудителя растет, при подходе к синхронной скорости, обеспечивается полный ток в обмотке возбуждения ротора и двигатель нормально входит в синхронизм, развивая соответствующий момент. 

Схема позволяет форсировку возбуждения двигателя контактором Ф, цепь которого замыкается реле РФ, подключенным вместе с включающей катушкой масляного выключателя JI к трансформатору напряжения. Добавочное сопротивление СД в цепи контактора Ф уменьшает величину тока в катушке, когда контактор сработает, так как для удержания его во включенном положении требуется меньшее усилие, чем при включении. Общий вид магнитной станции типа БН7302 показан на рис. 311. 

Упрощение схемы пуска двигателя с глухоприсоединенным возбудителем имеет большое практическое значение, однако требует известного сопоставления со схемой пуска на разрядное сопротивление, так как у некоторых двигателей при данной схеме пуска наблюдается провал в асинхронной характеристике двигателя — снижение входного момента при подходе к синхронной скорости. Если прямой пуск двигателей большой мощности недопустим по своему воздействию на сеть, то для уменьшения напряжения в цепь статора низковольтных двигателей включается дополнительное активное сопротивление, как показано на схеме рис. 306, а для высоковольтных индуктивное сопротивление (реакторный пуск) или автотрансформатор (автотрансформаторный пуск — см. главу XXIV, рис. 230). 

Эти способы применяются как для асинхронных, так и синхронных двигателей. При автотрансформаторном пуске схема получается сложной и оборудование дорогим. Применять этот способ можно только для весьма ответственных двигателей, когда другие способы пуска невозможны.

Векторное управление электродвигателем «на пальцах» / Хабр

— Что такое векторное управление?
— Держать ток под 90 градусов.

Термин «векторное управление» электродвигателями знаком всем, кто хоть как-то интересовался вопросом, как с помощью микроконтроллера управлять двигателем переменного тока. Однако обычно в любой книге по электроприводу глава про векторное управление находится где-нибудь ближе к концу, состоит из кучи волосатых формул с отсылками ко всем остальным главам книги. Отчего разбираться в этом вопросе совсем не хочется. И даже самые простые объяснения всё равно держат путь через дифференциальные уравнения равновесия, векторные диаграммы и кучу другой математики. Из-за чего появляются примерно вот такие вот попытки как-то закрутить двигатель без использования мат.части. Но на самом деле векторное управление – это очень просто, если понимать принцип его работы «на пальцах». А там уже и с формулами разбираться в случае надобности будет веселее.

Рассмотрим принцип работы самого простого двигателя переменного тока – синхронной машины с постоянными магнитами. Удобный пример – компас: его магнитная стрелка представляет из себя ротор синхронной машины, а магнитное поле Земли – магнитное поле статора. Без внешней нагрузки (а в компасе её нет, если не считать трение и жидкость, гасящую колебания стрелки) ротор всегда ориентируется по полю статора. Если мы будем держать компас и вращать под ним Землю, то стрелка будет крутиться вслед, совершая работу по перемешиванию жидкости внутри компаса. Но есть и чуть более простой способ – можно взять внешний магнит, например, в виде стержня с полюсами на концах, поле которого значительно сильнее магнитного поля Земли, поднести его к компасу сверху и вращать магнит. Стрелка будет двигаться вслед за вращающимся магнитным полем. В настоящем синхронном двигателе поле статора создается электромагнитами – катушками с током. Схемы обмоток там сложные, но принцип один – они создают статором магнитное поле, направленное в нужную сторону и имеющее нужную амплитуду. Посмотрим на следующий рисунок (Рисунок 1). В центре изображен магнит – ротор синхронного двигателя («стрелка» компаса), а по бокам два электромагнита – катушки, создающие каждая свое магнитное поле, одна в вертикальной оси, другая в горизонтальной.


Рисунок 1. Принцип действия синхронной электрической машины

Магнитный поток катушки пропорционален току в ней (в первом приближении). Нас будет интересовать магнитный поток от статора в том месте, где расположен ротор, т.е. в центре рисунка (краевыми эффектами, рассеянием и всем прочим пренебрегаем). Магнитные потоки двух перпендикулярно расположенных катушек векторно складываются, образуя для взаимодействия с ротором один общий поток. Но так как поток пропорционален току в катушке, удобно рисовать непосредственно вектора токов, сонаправив их с потоком. На рисунке показаны некоторые токи Iα и Iβ, создающие магнитные потоки по осям α и β соответственно. Суммарный вектор тока статора Is создает сонаправленый ему магнитный поток статора. Т.е. по сути Is символизирует внешний магнит, который мы подносили к компасу, но созданный электромагнитами – катушками с током.
На рисунке ротор расположен в произвольном положении, но из этого положения ротор будет стремиться повернуться согласно магнитному потоку статора, т.е. по вектору Is (положение ротора в этом случае показано пунктирной линией). Соответственно, если подать ток только в фазу α, скажем, Iα = 1А, ротор встанет горизонтально, а если в β, вертикально, а если приложить Iβ = -1А то перевернется на 180 градусов. Если запитать ток Iα по закону синуса, а Iβ по закону косинуса от времени, то будет создано вращающееся магнитное поле. Ротор будет следовать за ним и крутиться (как стрелка компаса следует за вращением магнита руками). Это базовый принцип работы синхронной машины, в данном случае двухфазной с одной парой плюсов.
Давайте нарисуем график момента двигателя в зависимости от углового положения вала ротора и вектора тока Is статора – угловую характеристику синхронного двигателя. Эта зависимость синусоидальная (Рисунок 2).


Рисунок 2. Угловая характеристика синхронной машины (здесь есть некоторая историческая путаница со знаками момента и угла, из-за чего часто рисуют характеристику перевернутой относительно горизонтальной оси).

Чтобы получить этот график на практике, можно поставить на вал ротора датчик вращающего момента, затем включить любой вектор тока, например, просто подать ток в фазу α. Ротор повернется в соответствующее положение, которое нужно принять за ноль. Потом через датчик момента «руками» нужно поворачивать ротор, фиксируя на графике в каждой точке угол θ, на который повернули, и момент, который показал датчик. Т.е. нужно растягивать «магнитную пружину» двигателя через датчик момента. Самый большой момент окажется при угле в 90 градусов от вектора тока (от начала). Амплитуда получившегося максимального момента Ммакс пропорциональна амплитуде приложенного вектора тока. Будет приложен 1А, получим, скажем, Ммакс = 1 Н∙м (ньютон*метр, единица измерения вращающего момента), если подадим 2А, получим Ммакс = 2 Н∙м.

Из этой характеристики следует, что двигатель развивает наибольший момент, когда ротор находится под 90° к вектору тока. Так как мы при создании системы управления на микроконтроллере хотим получить от двигателя наибольший момент при минимуме потерь, а потери, в первую очередь, это ток в обмотках, то рациональнее всего ставить вектор тока всегда под 90° к магнитному полю ротора, т.е. перпендикулярно магниту на рисунке 1. Нужно поменять всё наоборот – не ротор едет к задаваемому нами вектору тока, а мы задаем вектор тока всегда под 90° к ротору, как бы он там не вращался, т.е. «прибить» вектор тока к ротору. Регулировать же момент двигателя будем амплитудой тока. Чем больше амплитуда – тем выше момент. А частота вращения, частота тока в обмотках это уже «не наше» дело – какая получится, как ротор будет вращаться, так и будет – мы управляем моментом на валу. Как ни странно, именно это и называется векторным управлением – когда мы управляем вектором тока статора так, чтобы он был под 90° к магнитному полю ротора. Хотя некоторые учебники дают более широкие определения, вплоть до такого, что векторным управлением называют вообще любые законы управления, где задействованы «вектора», но обычно под векторным управлением понимается именно приведенный выше способ управления.

Но как векторное управления достигается на практике? Очевидно, для начала понадобится знать положение ротора, чтобы было относительно чего отмерять 90°. Это проще всего сделать установив, собственно, датчик положения на вал ротора. Потом нужно разобраться, как создать вектор тока, поддерживая желаемые токи в фазах

α

и

β

. На двигатель-то мы прикладываем напряжение, а не ток… Но раз мы хотим что-то поддерживать, то нужно это измерять. Поэтому для векторного управления понадобятся датчики токов фаз. Далее нужно собрать структуру векторного управления в виде программы на микроконтроллере, которая будет делать всё остальное. Чтобы такое объяснение не было похоже на инструкцию «как нарисовать сову», давайте продолжим погружение.

Поддерживать ток микроконтроллером можно использовав программный ПИ (пропорционально-интегральный) регулятор тока и ШИМ. Например, структура с регулятором тока для одной фазы α показана ниже (Рисунок 3).



Рисунок 3. Замкнутая по току структура управления для одной фазы

Здесь задание тока iα_зад – некая константа, тот ток, который мы хотим поддерживать для этой фазы, например 1А. Задание поступает на сумматор регулятора тока, раскрытая структура которого показана выше. Если читатель не знает, как работает ПИ-регулятор – то увы и ах. Могу лишь посоветовать что-то из этого. Регулятор тока на выходе задает напряжение фазы Uα. Напряжение поступает на блок ШИМ, который рассчитывает задания скважностей (уставок сравнения) для таймеров ШИМ микроконтроллера, формирующих ШИМ на мостовом инверторе из четырех ключей, чтобы сформировать это Uα. Алгоритм может быть разный, например, для положительного напряжения ШИМим правой стойкой пропорционально заданию напряжения, на левой замкнут нижний ключ, для отрицательного ШИМим левой, на правой замкнут нижний. Не забываем добавить мёртвое время! В итоге такая структура делает программный «источник тока» за счет источника напряжения: мы задаем нужное нам значение iα_зад, а данная структура с определенным быстродействием его реализует.

Дальше, возможно, некоторые читатели уже подумали, что до векторной структуры управления осталось дело за малым – нужно поставить два регулятора тока, на каждую фазу по регулятору, и формировать на них задание в зависимости от угла с датчика положения ротора (ДПР), т.е. сделать что-то типа такой структуры (Рисунок 4):


Рисунок 4. Неправильная (наивная) структура векторного управления

Так делать нельзя. При вращении ротора переменные iα_зад и iβ_зад будут синусоидальными, т.е. задание на регуляторы тока будет всё время меняться. Быстродействие регулятора не бесконечно, поэтому при изменении задания он не мгновенно его отрабатывает. Если задание постоянно менять, то регулятор будет всё время его догонять, никогда не достигая. И с ростом скорости вращения двигателя отставание реального тока от заданного будет всё больше и больше, пока желаемый угол в 90° между током и магнитом ротора совсем не перестанет на него быть похожим, а векторное управление не перестанет быть таковым. Поэтому делают по-другому. Правильная структура следующая (Рисунок 5):


Рисунок 5. Структура векторного датчикового управления для двухфазной синхронной машины

Здесь добавились два блока – БКП_1 и БКП_2: блоки координатных преобразований. Они делают очень простую вещь: поворачивают вектор на входе на заданный угол. Причем БПК_1 поворачивает на +ϴ, а БКП_2 на —ϴ. Это вся разница между ними. В иностранной литературе их называют преобразованиями Парка (Park transformation). БКП_2 делает преобразование координат для токов: от неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям d и q, привязанных к ротору двигателя (используя для этого угол положения ротора ϴ). А БКП_1 делает обратное преобразование, от задания напряжения по осям d и q делает переход к осям α и β. Формул для преобразования координат не привожу, но они простые и очень легко ищутся. Собственно, в них нет ничего сложнее школьной геометрии (Рисунок 6):


Рисунок 6. Координатные преобразования из неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям осям d и q, привязанных к ротору

То есть вместо «вращения» задания регуляторов (как было в прошлой структуре), вращаются их входы и выходы, а сами регуляторы работают в статическом режиме: токи d, q и выходы регуляторов в установившемся режиме постоянны. Оси d и q вращаются вместе с ротором (так их вращает сигнал с датчика положения ротора), при этом регулятор оси q регулирует как раз тот ток, который в начале статьи я называл «перпендикулярным полю ротора», то есть это моментообразующий ток, а ток d сонаправлен с «магнитом ротора», поэтому он нам не нужен и мы задаём его равным нулю. Такая структура избавлена от недостатка первой структуры – регуляторы токов даже не знают, что что-то где-то крутится. Они работают в статическом режиме: отрегулировали каждый свой ток, вышли на заданное напряжение – и всё, как ротор от них не убегай, они про это даже не узнают: всю работу по повороту делают блоки координатных преобразований.

Для объяснения «на пальцах» можно привести какую-нибудь аналогию.

Для линейного движения пусть это будет, например, городской автобус. Он всё время то разгоняется, то тормозит, то едет назад и вообще ведёт себя как хочет: это ротор двигателя. Также есть вы на автомобиле рядом, едете параллельно: ваша задача быть ровно посредине автобуса: «держать 90°», вы – это регуляторы тока. Если автобус все время меняет скорость – вы тоже должны соответственно менять скорость и всё время её отслеживать. Но теперь сделаем для вас «векторное управление». Вы залезли внутрь автобуса, встали посередине и держитесь за поручень – как автобус не убегай, вы легко справляетесь с задачей «быть посередине автобуса». Аналогично и регуляторы токов, «катаясь» во вращающихся осях d, q ротора, живут легкой жизнью.

Приведенная выше структура действительно работает и используется в современных электроприводах. Только в ней не хватает целой кучи мелких «улучшалок», без которых её уже не принято делать, типа компенсации перекрестных связей, разных ограничений, ослабления поля и т.п. Но базовый принцип именно такой.

А если нужно регулировать не момент привода, а всё-таки скорость (по правильному угловую скорость, частоту вращения)? Ну тогда ставим еще один ПИ-регулятор – регулятор скорости (РС). На вход подаем задание скорости, а на выходе имеем задание момента. Так как ток оси q пропорционален моменту, то можно для упрощения выход регулятора скорости подать сразу на вход регулятора тока оси q, вот так (Рисунок 7):


Рисунок 7. Регулятор скорости для векторного управления

Здесь ЗИ – задатчик интенсивности, плавно изменяет свой выход, чтобы двигатель разгонялся с нужным темпом, а не гнал на полном токе до задания скорости. Текущая частота вращения

ω

взята из обработчика датчика положения ротора, так как

ω

это производная от углового положения

ϴ

. Ну или можно просто время между импульсами датчика засекать…

Как сделать тоже самое для трехфазного двигателя? Ну, собственно, ничего особенного, добавляем еще один блок и меняем модуль ШИМ (Рисунок 8).


Рисунок 8. Структура векторного датчикового управления для трехфазной синхронной машины

Трехфазные токи, точно так же как и двухфазные, служат для одной цели – создать вектор тока статора Is, направленный в нужную сторону и имеющий нужную амплитуду. Поэтому трехфазные токи можно просто пересчитать в двухфазные, а дальше оставить ту же систему управления, что уже была собрана для двухфазной машины. В англоязычной литературе такой «пересчёт» называют преобразованиями Кларк – Clarke transformation (Эдит Кларк – это она), у нас — фазными преобразованиями. В структуре на рисунке 8, соответственно, эта операция производится блоком фазных преобразований. Делаются они опять при помощи курса школьной геометрии (Рисунок 9):


Рисунок 9. Фазные преобразования – из трех фаз к двум. Для удобства принимаем равенство амплитуды вектора Is амплитуде тока в фазе

Думаю, комментарии не нужны. Немного слов про ток фазы C. Туда можно не ставить датчик тока, так как три фазы двигателя соединены в звезду, и по закону Кирхгофа всё, что втекло через две фазы, должно вытечь из третьей (если, конечно, у вас в двигателе не пробита изоляция, и половина не утекла куда-то на корпус), поэтому ток фазы C вычисляют как скалярную сумму токов фаз A и B со знаком минус. Хотя третий датчик иногда ставят чтобы снизить погрешность измерений.

Также нужна полная переделка модуля ШИМ. Обычно для трехфазных двигателей используют трехфазный шестиключевой инвертор. На рисунке задание напряжения поступает всё ещё в двухфазных осях. Внутри модуля ШИМ с помощью обратных фазных преобразований можно пересчитать это в напряжения фаз A, B, C, которые надо приложить в этот момент к двигателю. А вот что делать дальше… Возможны варианты. Наивный метод – это задать на каждую стойку инвертора скважность, пропорциональную желаемому напряжению плюс 0.5. Это называется синусоидальной ШИМ. Именно такой метод применил автор в habrahabr.ru/post/128407. В этом методе всё хорошо, кроме того, что таким методом будет недоиспользован инвертор по напряжению – т.е. максимальное напряжение, которое будет получено, окажется меньше, чем вы могли бы получить, если бы использовали более совершенный метод ШИМ.

Посчитаем. Пусть у вас есть классический преобразователь частоты, питающийся от промышленной трехфазной сети 380В 50Гц. Здесь 380В это линейное (между фазами) действующее напряжение. Так как в преобразователе стоит выпрямитель, он выпрямит это напряжение и на шине постоянного тока окажется напряжение, равное амплитудному линейному напряжению, т.е. 380∙√2=540В постоянного напряжения (по крайней мере без нагрузки). Если мы применим синусоидальный алгоритм расчета в модуле ШИМ, то амплитуда максимального фазного напряжения, которое получится у нас сделать, окажется равной половине от напряжения на шине постоянного тока, т.е. 540/2=270В. Пересчитаем в действующее фазное: 270/√2=191В. А теперь в действующее линейное: 191∙√3=330В. Теперь можем сравнить: вошло нам 380В, а вышло 330В… И больше с этим типом ШИМ никак нельзя. Для исправления этой проблемы используется так называемый векторный тип ШИМ. В нем на выходе будут снова 380В (в идеальном случае без учета всех падений напряжения). Метод векторной ШИМ никакого отношения к векторному управлению электродвигателем не имеет. Просто в его обосновании снова используется немного школьной геометрии, поэтому он и называется векторным. Однако его работу на пальцах не объяснить, поэтому отправлю читателя к книжкам (в конце статьи) или к википедии. Могу еще привести картинку, которая немного намекает на разницу в работе синусоидальной и векторной ШИМ (Рисунок 10):


Рисунок 10. Изменение потенциалов фаз для скалярной и векторной ШИМ

Кстати, а какие датчики положения используются для векторного управления? Чаще всего используются четыре типа датчиков. Это квадратурный инкрементальный энкодер, датчик на основе элементов Холла, абсолютный датчик положения и сельсинный датчик.


Квадратурный энкодер

не выдает абсолютного положения ротора – по своим импульсам он позволяет лишь определить, сколько вы проехали, но не куда и откуда (как начало и конец связаны с расположением магнита ротора). Поэтому для векторного управления синхронной машиной сам по себе он не подходит. Немного спасает ситуацию его реперная метка (индекс) – она одна на механический оборот, если до неё доехать, то абсолютное положение становится известно, а от неё можно уже отсчитывать сколько проехали квадратурным сигналом. Но как до этой метки доехать в начале работы? В общем, это не всегда удобно.


Датчик на основе элементов Холла

– это грубый датчик. Он выдает всего несколько импульсов на оборот (в зависимости от кол-ва элементов Холла, для трехфазных двигателей их обычно три, т.е. шесть импульсов), позволяя знать положение в абсолютной величине, но с низкой точностью. Точности обычно хватает, чтобы держать угол вектора тока так, чтобы двигатель по крайней мере ехал вперед, а не назад, но момент и токи будут пульсировать. Если двигатель разогнался, то можно начать программно экстраполировать сигнал с датчика по времени – т.е. строить из грубого дискретного угла линейно изменяющийся угол. Это делается на основе предположения, что двигатель вращается с примерно постоянной скоростью, как-то так (Рисунок 11):



Рисунок 11. Работа датчика положения на элементах Холла для трехфазной машины и экстраполяция его сигнала

Часто для серводвигателей используется сочетание энкодера и датчика Холла. В этом случае можно сделать единый программный модуль их обработки, убирая недостатки обоих: делать экстраполяцию угла, приведенную выше, но не по времени, а по меткам с энкодера. Т.е. внутри от фронта до фронта датчика Холла работает энкодер, а каждый фронт Холла чётко инициализирует текущее абсолютное угловое положение. В этом случае неоптимальным (не под 90°) окажется лишь первое движение привода, пока он не доехал до какого-нибудь фронта датчика Холла. Отдельную проблему в этом случае представляет обработка неидеальности и того и другого датчика — симметрично и равномерно элементы Холла редко кто располагает…

В еще более дорогих применениях используют абсолютный датчик положения с цифровым интерфейсом (абсолютный энкодер), который сразу выдает абсолютное положение и позволяет не испытывать описанных выше проблем.

Если в электродвигателе очень жарко, а также когда требуется повышенная точность измерения угла, используют «аналоговый» сельсинный датчик (резольвер, вращающийся трансформатор). Это маленькая электрическая машина, используемая как датчик. Представьте, что в рассмотренной нами синхронной машине на рисунке 1 вместо магнитов стоит еще одна катушка, на которую мы подаем высокочастотный сигнал. Если ротор стоит горизонтально, то сигнал наведется только в катушку статора фазы α, если вертикально – то только в β, если перевернуть его на 180 – то изменится фаза сигнала, а в промежуточных положениях наводится и туда и сюда по закону синуса/косинуса. Соответственно, измеряя амплитуду сигнала в двух катушках, по соотношению этой амплитуды и по фазовому сдвигу можно также определять положение. Установив такую машину как датчик к основной, можно узнавать положение ротора.
Есть еще много экзотических датчиков положения, особенно для сверхвысокоточных применений, например, для изготовления электронных чипов. Там в ход идут уже любые физические явления, чтобы только узнать положение наиболее точно. Их рассматривать не будем.

Как вы поняли, векторное управление достаточно требовательное – и датчиков положения ему наставь, и датчиков тока, и ШИМ ему векторную, и микроконтроллер не абы какой, чтобы всю эту математику обсчитывать. Поэтому для простых применений его упрощают. Для начала можно исключить датчик положения, сделав бездатчиковое векторное управление. Для этого используют немного больше математической магии, находящейся в желтом прямоугольнике (Рисунок 12):



Рисунок 12. Структура бездатчикового векторного управления

Наблюдатель – это такой блок, на который подается информация о приложенном к двигателю напряжении (например, из задания на модуль ШИМ) и о токах в двигателе с датчиков. Внутри наблюдателя работает модель электродвигателя, которая, грубо говоря, пытается подстроить свои токи в статоре под измеренные с реального двигателя. Если у неё это получилось, то можно считать, что и положение моделируемого внутри вала ротора тоже совпадает с реальным и им можно пользоваться для нужд векторного управления. Ну это, конечно, совсем упрощённо. Видов наблюдателей таких – не пересчитать. Каждый аспирант по специальности «электропривод» пытается изобрести именно свой, который чем-то лучше других. Основной принцип – отслеживание ЭДС электродвигателя. Поэтому чаще всего бездатчиковая система управления работоспособна только на относительно высокой частоте вращения, где ЭДС большая. А также имеет еще ряд недостатков по сравнению с наличием датчика: нужно знать параметры двигателя, быстродействие привода ограничено (если частота вращения резко меняется, наблюдатель может не успеть её отследить и какое-то время «врать», а то и «развалиться» совсем), настройка наблюдателя – это целая процедура, для его качественной работы нужно точно знать напряжение на двигателе, точно измерять его токи и т.п.

Есть и другой вариант упрощения. Например, можно сделать так называемую «автокоммутацию». В этом случае для трехфазного двигателя отказываются от сложного метода ШИМ, отказываются от сложной векторной структуры и начинают просто включать фазы двигателя по датчику положения на элементах Холла, даже иногда без всякого токоограничения. Ток в фазах получается не синусоидальный, а трапецеидальный, прямоугольный или еще более искаженный. Но стараются сделать так, чтобы средний вектор тока был всё равно под 90 градусов к «магниту ротора» выбором момента включения фаз. При этом, включая фазу под напряжение, неизвестно, когда же в фазе двигателя нарастет ток. На низкой частоте вращения он это делает быстрее, на высокой, где мешает ЭДС машины, медленнее, еще темп нарастания тока зависит от индуктивности двигателя и т.п. Поэтому, даже включая фазы точно в нужный момент времени, совсем не факт, что средний вектор тока окажется в нужном месте и с нужной фазой – он может как опережать, так и запаздывать относительно оптимальных 90 градусов. Поэтому в таких системах вводят настройку «опережения коммутации» – по сути просто время, насколько раньше нужно на фазу двигателя подавать напряжение, чтобы в итоге фаза вектора тока получилась более близка к 90 градусам. По-простому это называют «настройка таймингов». Так как ток в электродвигателе при автокоммутации не синусоидальный, то, если взять рассмотренную выше синусоидальную машину и управлять ей таким вот образом, момент на валу будет пульсировать. Поэтому в двигателях, предназначенных для автокоммутации, часто специальным образом меняют магнитную геометрию ротора и статора, чтобы они стали более подходящими к такому типу управления: ЭДС таких машин делают трапецеидальной, благодаря чему в режиме автокоммутации они работают лучше. Синхронные машины, оптимизированные для автокоммутации, получили название бесколлекторных двигателей постоянного тока (БДПТ) или по-английски BLDC (Brushless Direct Current Motor). Режим автокоммутации также часто называют вентильным режимом, а двигатели с ним работающие – вентильные. Но это всё просто разные названия, ничем не влияющие на суть (но матёрые электроприводчики часто страдают СПГС в вопросах, связанных с этими названиями). Есть неплохое видео, иллюстрирующее принцип работы таких машин. На нем показан обращенный двигатель, где ротор снаружи, а статор внутри:

А вот

здесь

есть курс статей по таким двигателям и аппаратной части системы управления.

Можно пойти даже на еще большее упрощение. Коммутировать обмотки так, чтобы одна фаза всё время оказывалась «свободна» и к ней не прикладывался ШИМ. Тогда в ней можно измерять ЭДС (наведенное в катушке фазы напряжение), и, когда это напряжение переходит через ноль, использовать это как сигнал датчика положения ротора, потому что фаза этого наведенного напряжения зависит как раз от положения ротора. Получается бездатчиковая автокоммутация, что широко используется в различных простеньких приводах, например, в «регуляторах» для пропеллеров авиамоделей. При этом надо помнить, что ЭДС машины появляется только на относительно высокой частоте вращения, поэтому для старта такие системы управления просто не спеша перебирают фазы, надеясь, что ротор двигателя будет следовать за подаваемым током. Как только ЭДС появилась, включается режим автокоммутации. Поэтому бездатчиковая система (такая простая, да и сложная чаще всего тоже) не подходит для задач, где двигатель должен уметь развивать момент на околонулевых частотах вращения, например, для тягового привода автомобиля (или его модели), сервопривода какого-то механизма и т.п. Зато бездатчиковая система с успехом подходит для насосов и вентиляторов, где как раз и применяется.

Но иногда делают даже и еще большее упрощение. Можно совсем отказаться от микроконтроллера, ключей, датчиков положения и прочего, осуществляя переключение фаз специальным механическим коммутатором (Рисунок 13):


Рисунок 13. Механический коммутатор для переключения обмоток

При вращении ротор сам переключает свои части обмоток, меняя приложенное к ним напряжение, при этом ток в роторе протекает переменный. Коммутатор располагают таким образом, чтобы магнитный поток ротора и статора снова оказывался близким к 90 градусам, дабы достичь максимума момента. Такие двигатели по наивности называют двигателями постоянного тока, но совершенно незаслуженно: внутри-то, после коллектора, ток всё равно переменный!

Все электрические машины работают схожим образом. В теории электропривода даже существует понятие «обобщенная электрическая машина», к которой сводят работу других. Показанные в статье объяснения «на пальцах» никоим образом не могут служить практическим руководством к написанию кода микроконтроллера. В статье рассмотрен хорошо если один процент информации, которая требуется для реализации настоящего векторного управления. Чтобы сделать что-то на практике, нужно, во-первых,

знать ТАУ

, хотя бы на уровне понимания, как работает ПИ-регулятор. Потом нужно всё-таки изучить математическое описание как синхронной машины, так и синтеза векторного управления. Также изучить векторную ШИМ, узнать, что такое пары полюсов, познакомиться с типами обмоток машин и прочее. Это можно сделать в свежей книге «

Анучин А. С. Системы управления электроприводов. МЭИ, 2015

», а также в «Калачев Ю. Н.

Векторное регулирование (заметки практика)

». Следует предостеречь читателя от погружения в формулы «старых» учебников по приводу, где основной упор сделан на рассмотрение характеристик электродвигателей при питании напрямую от трехфазной промышленной сети, без всяких микроконтроллеров и датчиков положения. Поведение двигателей в этом случае описывается сложными формулами и зависимостями, но для задачи векторного управления они почти никакой пользы не несут (если только изучить для саморазвития). Особенно следует с осторожностью относиться к рекомендациям старых учебников, где, например, сказано, что синхронная машина не должна работать на максимуме своего момента, так как там работа неустойчива и грозит опрокидыванием – для векторного управления всё это «вредные советы».

На каком микроконтроллере можно сделать полноценное векторное управление, читайте, например, в нашей статье Новый отечественный motor-control микроконтроллер К1921ВК01Т ОАО «НИИЭТ», а как это отлаживать в статье Способы отладки ПО микроконтроллеров в электроприводе. Также заходите на наш сайт: там, в частности, выложено два занудных видео, где показано на практике, как настроить ПИ-регулятор тока, а также как работает замкнутая по току и векторная бездатчиковая структура управления. Кроме того, можно приобрести отладочный комплект с готовой датчиковой векторной структурой управления на отечественном микроконтроллере.

Продолжение статьи, где рассказано про асинхронные двигатели здесь.

P.S.
У специалистов прошу прощения за не совсем корректное обращение с некоторыми терминами, в частности с терминами «поток», «потокосцепление», «магнитное поле» и другими – простота требует жертв…

Что такое модуль управления двигателем (ECM)?

Что такое ECM и как он работает?

Модуль управления двигателем (ECM), также называемый блоком управления двигателем (ECU), обеспечивает оптимальную работу вашего автомобиля. ECM контролирует большинство датчиков в моторном отсеке, чтобы управлять топливно-воздушной смесью вашего автомобиля и регулировать системы контроля выбросов.

ECM регулирует четыре основные части операционных систем вашего автомобиля: соотношение воздух-топливо, скорость холостого хода, регулируемые фазы газораспределения и угол опережения зажигания.Что касается соотношения воздух-топливо, ECM использует датчики для регулирования соотношения кислорода и топлива, обнаруженного в выхлопных газах вашего автомобиля, чтобы определить показания богатого/обедненного двигателя. Некоторые из этих датчиков включают датчик(и) массового расхода воздуха, датчик(и) кислорода, датчик(и) воздушно-топливной смеси. Для скорости холостого хода ECM полагается на датчики, расположенные на коленчатом и распределительном валах, которые отслеживают обороты вашего автомобиля и нагрузку на двигатель, отслеживая скорость вращения двигателя. (RPM = количество оборотов в минуту) Система изменения фаз газораспределения управляет открытием клапанов в двигателе для увеличения мощности или экономии топлива.

Наконец, ECM управляет опережением зажигания, это положение, при котором свеча зажигания зажигается в цикле сгорания. Точный контроль этого времени позволяет увеличить мощность и/или улучшить экономию топлива. ECM также контролирует несколько других систем помимо этих основных задач. Его часто называют мозгом автомобиля, и это правильно, потому что почти все, что требуется для эксплуатации новых автомобилей, проходит через ECM, если не контролируется им напрямую.

Когда необходимо заменить ECM?*

  • Горит индикатор Check Engine
  • Пропуски зажигания двигателя
  • Снижение мощности двигателя
  • Автомобиль не заводится

*Перед заменой модуля ECM необходимо провести всестороннюю диагностику, чтобы определить его как основную причину.

Сколько стоит замена модуля управления двигателем?

Замена модуля ECM не является дешевым решением и может стоить от 900 до 1000 долларов США.

ЭБУ (электронный блок управления) объяснение

Что такое ЭБУ?

Использование термина ECU может использоваться для обозначения блока управления двигателем, однако ECU также относится к электронному блоку управления, который является компонентом любой автомобильной мехатронной системы, а не только для управления двигателем.

В автомобильной промышленности термин ECU часто относится к блоку управления двигателем (ECU) или модулю управления двигателем (ECM). Если этот блок управляет как двигателем, так и трансмиссией, его часто называют модулем управления трансмиссией (PCM).

В рамках этой статьи мы обсудим ECU как блок управления двигателем.

 

Что делает ЭБУ?

По сути, ЭБУ двигателя управляет впрыском топлива, а в бензиновых двигателях — временем зажигания искры.Он определяет положение внутренних органов двигателя с помощью датчика положения коленчатого вала, чтобы форсунки и система зажигания активировались точно в нужное время. Хотя это звучит как что-то, что можно сделать механически (и это было в прошлом), теперь это нечто большее.

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, представляет собой большой воздушный насос, работающий на топливе. Поскольку воздух всасывается, необходимо обеспечить достаточное количество топлива для создания мощности, необходимой для поддержания работы двигателя, и в то же время иметь полезное количество, оставшееся для приведения автомобиля в движение, когда это необходимо.Эта комбинация воздуха и топлива называется «смесь». Слишком много смеси, и двигатель будет работать на полную мощность, слишком мало, и двигатель не сможет привести себя или автомобиль в действие.

Важно не только количество смеси, но и ее соотношение. Слишком много топлива — слишком мало кислорода, и сгорание грязное и расточительное. Слишком мало топлива — слишком много кислорода делает сгорание медленным и слабым.

Раньше в двигателях количество и соотношение смеси регулировалось полностью механическим дозирующим устройством, называемым карбюратором, которое представляло собой не более чем набор отверстий (форсунок) фиксированного диаметра, через которые двигатель «всасывал» топливо.Поскольку требования современных автомобилей сосредоточены на топливной экономичности и снижении выбросов, необходимо более тщательно контролировать состав смеси.

Единственный способ выполнить эти строгие требования — передать управление двигателем ЭБУ, блоку управления двигателем. ECU управляет впрыском топлива, зажиганием и вспомогательными устройствами двигателя, используя записанные в цифровом виде уравнения и числовые таблицы, а не аналоговые средства.

Точное управление подачей топлива

ECU должен иметь дело со многими переменными при выборе правильного соотношения компонентов смеси.

  • Запрос двигателя
  • Температура двигателя/охлаждающей жидкости
  • Температура воздуха
  • Температура топлива
  • Качество топлива
  • Изменение ограничения фильтра
  • Давление воздуха
  • Эффективность прокачки двигателя

Для этого требуется ряд датчиков для измерения таких переменных и применения их к логике программирования ЭБУ, чтобы определить, как правильно их компенсировать.

Увеличение потребности двигателя (например, ускорение) потребует увеличения общего количества смеси.Из-за особенностей горения используемых топлив также требуется изменение соотношения этой смеси. Когда вы нажимаете педаль акселератора, заслонка дроссельной заслонки открывается, чтобы в двигатель поступало больше воздуха. Увеличение потока воздуха к двигателю измеряется датчиком массового расхода воздуха (MAF), поэтому ECU может изменять количество впрыскиваемого топлива, поддерживая соотношение смеси в определенных пределах.

Это еще не все. Для достижения наилучшего уровня мощности и безопасного сгорания ЭБУ должен изменять соотношение смеси и впрыскивать больше топлива при полностью открытой дроссельной заслонке, чем во время крейсерского режима — это называется «богатая смесь».И наоборот, стратегия заправки или неисправность, которая приводит к впрыскиванию меньшего количества топлива, чем обычно, приведет к «обедненной смеси».

В дополнение к расчету заправки топливом на основе требований водителя, температура играет значительную роль в используемых уравнениях. Поскольку бензин впрыскивается в виде жидкости, перед его возгоранием должно произойти его испарение. В горячем двигателе это легко сделать, но в холодном двигателе жидкость испаряется с меньшей вероятностью, и необходимо впрыскивать больше топлива, чтобы поддерживать соотношение смеси в правильном диапазоне для сгорания.

Flashback: до использования ECU эта функция управлялась «дросселем» на карбюраторе. Этот дроссель был просто заслонкой, которая ограничивала поток воздуха в карбюратор, увеличивая разрежение в форсунках, чтобы способствовать большему потоку топлива. Этот метод часто был неточным, проблематичным и требовал регулярной корректировки. Многие из них регулировались вручную водителем во время движения.

Температура воздуха так же влияет на качество горения, как и изменение атмосферного давления.

Совершенствующее сгорание

Поскольку автомобильный двигатель большую часть времени проводит при частичной нагрузке, ЭБУ концентрируется на максимальной эффективности в этой области. Идеальная смесь, в которой сгорает все впрыскиваемое топливо и при этом расходуется весь кислород, называется «стехиометрической» или часто «лямбда». В стехиометрических условиях лямбда = 1,0.

Датчик кислорода в отработавших газах (лямбда-зонд, датчик O2, кислородный датчик или HEGO) измеряет количество кислорода, оставшегося после сгорания.Это сообщает двигателю, есть ли избыток воздуха в соотношении смеси и, естественно, есть ли избыточное или недостаточное количество впрыскиваемого топлива. ЭБУ считывает это измерение и постоянно регулирует количество впрыскиваемого топлива, чтобы смесь была как можно ближе к лямбда = 1,0. Это известно как работа с «замкнутым контуром» и является основным вкладом в повышение эффективности, которое достигается за счет использования ЭБУ двигателя.

Из-за действующих в настоящее время строгих правил по выбросам на двигатель установлено множество других систем, помогающих снизить расход топлива и/или воздействие на окружающую среду.К ним относятся:

  • Система рециркуляции отработавших газов (EGR)
  • Каталитический нейтрализатор и селективная каталитическая нейтрализация
  • Реакция впрыска отработанного воздуха (AIR)
  • Дизельные сажевые фильтры (DPF)
  • Стратификация топлива
  • Впрыск присадок к выхлопным газам (например, AdBlue)
  • Система контроля выбросов паров топлива (EVAP)
  • Турбокомпрессор и наддув
  • Системы гибридной трансмиссии
  • Регулируемый клапанный механизм (например, VTEC или MultiAir)
  • Регулятор впуска

Каждая из вышеперечисленных систем так или иначе влияет на работу двигателя и, как следствие, должна находиться под полным контролем ЭБУ.

 

Как работает ЭБУ?

ECU часто называют «мозгом» двигателя. По сути, это компьютер, система коммутации и система управления питанием в очень маленьком корпусе. Чтобы работать даже на базовом уровне, он должен включать в себя 4 различных области деятельности.

  • Вход
    Обычно включает датчики температуры и давления, сигналы включения/выключения и данные от других модулей в автомобиле, и именно так ЭБУ собирает информацию, необходимую для принятия решений.
  • Примером входных данных может быть датчик температуры охлаждающей жидкости или датчик положения педали акселератора. Запросы от модуля антиблокировочной тормозной системы (ABS) также могут быть рассмотрены, например, для применения контроля тяги.
  • Обработка

После того, как ЭБУ собрал данные, процессор должен определить выходные характеристики, такие как ширина импульса топливной форсунки, в соответствии с указаниями программного обеспечения, хранящегося в блоке.

  • Процессор не только считывает программное обеспечение, чтобы определить соответствующий вывод, но также записывает собственную информацию, такую ​​как изученные корректировки смеси и пробег.
  • Выход
    После этого ЭБУ может воздействовать на двигатель, обеспечивая правильное количество энергии для точного управления исполнительными механизмами.
  • Они могут включать в себя управление шириной импульса топливной форсунки, точное время срабатывания системы зажигания, открытие электронной дроссельной заслонки или активацию вентилятора охлаждения радиатора.
  • Управление питанием

ЭБУ требует много внутреннего питания для правильной работы сотен внутренних компонентов. В дополнение к этому, для того, чтобы многие датчики и исполнительные устройства работали, блок управления двигателем должен подавать правильное напряжение на компоненты вокруг автомобиля.Это может быть просто постоянное напряжение 5 вольт для датчиков или более 200 вольт для цепей топливных форсунок.

  • Мало того, что напряжение должно корректироваться, некоторые выходы должны выдерживать более 30 ампер, что, естественно, создает много тепла. Управление температурным режимом является ключевой частью конструкции ECU.

Основная функция ЭБУ

Первый этап работы ЭБУ — это собственно управление питанием. Здесь регулируются различные напряжения и осуществляется включение питания ЭБУ.Большинство ЭБУ имеют сложное управление питанием из-за множества компонентов внутри, точно регулируя 1,8 В, 2,6 В, 3,3 В, 5 В, 30 В и до 250 В от автомобильного источника питания 10-15 В. Система управления питанием также позволяет ЭБУ полностью контролировать время отключения питания, то есть не обязательно когда вы выключаете зажигание.

После подачи правильного напряжения микропроцессоры могут начать загружаться. Здесь главный микропроцессор считывает программное обеспечение из памяти и выполняет самопроверку.Затем он считывает данные с многочисленных датчиков на двигателе и преобразует их в полезную информацию. Эта информация часто передается по CANbus — внутренней компьютерной сети вашего автомобиля — другим электронным модулям.

После того как главный микропроцессор интерпретирует эту информацию, он обращается к числовым таблицам или формулам в программном обеспечении и при необходимости активирует выходные данные.

Пример. Если датчик положения коленчатого вала показывает, что двигатель вот-вот достигнет максимальной степени сжатия в одном из цилиндров, он активирует транзистор соответствующей катушки зажигания.Вышеупомянутая формула и таблицы в программном обеспечении вызывают задержку или ускорение активации этого транзистора в зависимости от положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, температуры воздуха, открытия EGR, соотношения смеси и предыдущих измерений, показывающих неправильное сгорание.

Работа основного процессора внутри ECU и активация многих выходов контролируется микропроцессором мониторинга — по сути, вторым компьютером, который следит за тем, чтобы главный компьютер все делал правильно.Если микропроцессор мониторинга не доволен каким-либо аспектом ECU, он может перезагрузить всю систему или полностью отключить ее. Использование процессора мониторинга стало обязательным с применением электронного управления дроссельной заслонкой из-за соображений безопасности в случае отказа основного микропроцессора.

 

Диагностика ЭБУ и периферии

Сложность реализации всего этого управления, всех этих входов и всех этих выходов требует относительно продвинутых возможностей самодиагностики – традиционная диагностика двигателя устаревает.Входы и выходы ECU индивидуально контролируются процессором, часто десятки раз в секунду, чтобы убедиться, что они находятся в пределах допусков, установленных в программном обеспечении. Если показания датчика выходят за пределы этих допусков в течение заранее определенного периода времени, регистрируется неисправность, а код неисправности сохраняется для извлечения техническим специалистом.

Коды неисправностей

Когда код неисправности сохраняется в памяти, это обычно приводит к обходу некоторой логики в программном обеспечении, что снижает эффективность двигателя, хотя двигатель все еще может функционировать на базовом уровне.В некоторых случаях процедура самодиагностики обнаруживает серьезную неисправность, которая либо полностью препятствует работе двигателя, либо останавливает двигатель в целях безопасности.

При современном управлении двигателем первым шагом диагностики неисправности для технического специалиста является получение доступа к кодам неисправностей из памяти ЭБУ. Они часто хранятся в виде 5-значных буквенно-цифровых кодов, начинающихся с P, B, C или U, за которыми следуют 4 цифры. Подробности этих кодов и их описания можно найти здесь: Коды ошибок OBDII

В дополнение к этим кодам техник также может просматривать данные датчика в режиме реального времени с помощью диагностического прибора во время движения автомобиля.Это позволяет им видеть показания датчика, которые неверны, но не выходят за пределы допустимого с запасом, достаточным для того, чтобы пометить код неисправности.

 

Электронный блок управления дроссельной заслонкой

Многие сомневаются в необходимости электронного управления дроссельной заслонкой. Появившийся в 90-х годах, он теперь устанавливается почти на каждый двигатель, производимый сегодня, но каковы его преимущества перед традиционным кабелем?

До 80-х годов большая часть управления дроссельной заслонкой/акселератором управлялась кабелем от педали к карбюратору.Скорость холостого хода устанавливалась простой регулировкой винта, чтобы заслонка дроссельной заслонки оставалась слегка открытой, пока двигатель не работал правильно на холостом ходу. Этот простой метод требовал регулярной регулировки оборотов холостого хода и был склонен к отклонениям, когда двигатель был холодным или по мере износа различных деталей.

В 1980-х годах, с массовым внедрением ЭБУ, были введены электронные клапаны управления подачей воздуха на холостом ходу, которые решили многие из этих проблем, однако теперь ЭБУ контролировал часть воздушного потока, а все остальные компоненты остались.

Благодаря повышению эффективности работы двигателя и эффективности сборки автомобилей было введено электронное управление дроссельной заслонкой. Это ускорило производство автомобиля (отсутствие жестких тросов дроссельной заслонки, проходящих через брандмауэр), устранило необходимость в клапане управления подачей воздуха на холостом ходу и позволило ЭБУ двигателя дополнительно контролировать двигатель для улучшения функции рециркуляции отработавших газов, улучшенный контроль отключения двигателя. и улучшенный запуск.

Одним из важных преимуществ электронного управления дроссельной заслонкой является то, что ECU может регулировать угол дроссельной заслонки во время ускорения, чтобы дополнить фактический поток воздуха, проходящий через двигатель.Это улучшает скорость, с которой воздух проходит через воздухозаборник, и обеспечивает прирост крутящего момента и управляемости. Это известно как картирование крутящего момента и возможно только с электронным управлением дроссельной заслонкой.

 

Адаптация

Современные автомобили изготавливаются с гораздо более жесткими допусками, чем в прошлом, однако они по-прежнему подвержены производственным изменениям, механическому износу и экологическим аспектам. Таким образом, они способны адаптироваться к постепенным изменениям в работе двигателя.

Пример. Когда воздушный фильтр забивается пылью, ЭБУ может запустить двигатель, немного уменьшив количество впрыскиваемого топлива, чтобы компенсировать это. Это позволяет ему работать с максимальной эффективностью с момента запуска двигателя, а не начинать с заводских уровней и работать над оптимальной смесью в каждой поездке. Он делает это, сохраняя значения Lambda для предыдущих поездок.

Эти адаптации применяются не только к забитым воздушным фильтрам, но и ко многим системам двигателя или трансмиссии.Поскольку компоненты гидравлических систем изнашиваются, они требуют изменения времени активации соленоида для компенсации. Точно так же по мере износа двигателя его способность работать в качестве воздушного насоса немного ухудшается, и для поддержания правильной скорости холостого хода потребуется изменить угол открытия дроссельной заслонки.

 

Таймлайн ЭБУ

1970-е

ЭБУ

начинались с простого управления парой соленоидов на карбюраторах, чтобы сделать их работу более эффективной.Некоторые начали контролировать смесь на холостых оборотах.

1980-е

С введением системы впрыска топлива ЭБУ взял на себя новую роль, полностью отвечая за управление подачей топлива и зажиганием бензиновых двигателей.

Вскоре было включено лямбда-регулирование с замкнутым контуром, и ЭБУ быстро открыл новую эру эффективности двигателя.

1990-е

ЭБУ теперь отвечает за безопасность автомобиля. Он также начал появляться на дизельных двигателях, которые сыграли немалую роль в успехе турбодизельного двигателя в течение следующих нескольких десятилетий.

2000-е

Принятие управления дроссельной заслонкой Drive-by-Wire, управления турбокомпрессором и многочисленными системами выбросов под жестким контролем ECU.

2010-е годы и позже

ЭБУ теперь имеет полный контроль над сгоранием смеси, открытием дроссельной заслонки, системой охлаждения и выхлопными системами. Он может иметь более сотни входов и выходов и является частью сети десятков других электронных блоков управления в автомобиле.Гибридные системы полагаются на связь с ЭБУ для работы, в то время как функции помощи при вождении взаимодействуют, чтобы при необходимости контролировать потребности двигателя.

Управление двигателем — обзор

Управление рециркуляцией отработавших газов

Вторая подсистема электронного управления двигателем включает управление выхлопными газами, рециркулирующими обратно во впускной коллектор, что требуется не для всех двигателей (например, см. раздел этой главы о переменных фаз газораспределения), но представлен для полноты картины.В нормальных условиях эксплуатации температура цилиндров двигателя может достигать точки, при которой при сгорании образуется NO x . Выхлоп будет иметь NO x выбросов, которые увеличиваются с увеличением температуры сгорания. Как объяснялось в главе 4, небольшое количество выхлопных газов вводится в цилиндр, чтобы заменить часть нормального всасываемого воздуха. Это приводит к более низким температурам сгорания, что снижает выбросы NO x .

Логика выбора режима управления определяет, когда EGR выключен или включен.EGR отключается во время проворачивания коленчатого вала, при низкой температуре двигателя (прогрев двигателя), на холостом ходу, при ускорении или в других условиях, требующих высокого крутящего момента. Поскольку рециркуляция отработавших газов была впервые представлена ​​как концепция снижения выбросов выхлопных газов NO x , ее реализация претерпела значительные изменения. На самом деле существует множество схем и конфигураций реализации EGR. Мы обсуждаем здесь один метод реализации EGR, который включает в себя достаточно функций, чтобы быть репрезентативным для всех схем, используемых сегодня и в ближайшем будущем.

В основе всех схем рециркуляции отработавших газов лежит канал или порт, соединяющий выпускной и впускной коллекторы. Вдоль этого прохода расположен клапан, положение которого регулирует EGR от нуля до некоторого максимального значения. В одной конфигурации клапан управляется диафрагмой, соединенной с переменным источником вакуума. Контроллер управляет соленоидом в периодическом режиме переменной скважности. Изменяя этот рабочий цикл, система управления пропорционально управляет открытием клапана EGR и, таким образом, объемом EGR.Тем не менее, активация EGR также может быть выполнена с помощью двигателя, такого как шаговый двигатель, как описано в главе 5. Электромагнитный привод EGR имеет преимущества по стоимости по сравнению с системой на основе двигателя, хотя разрежение, требуемое для его работы, зависит от режима работы двигателя. условиях и очень низкий при полностью открытом дросселе.

Во многих системах управления рециркуляцией отработавших газов контроллер контролирует перепад давления между выпускным и впускным коллектором с помощью датчика перепада давления (DPS). По сигналу от этого датчика контроллер может рассчитать открытие клапана для желаемого уровня рециркуляции отработавших газов.Требуемый объем рециркуляции отработавших газов является заранее определенной функцией нагрузки на двигатель (т. е. вырабатываемой мощности).

Упрощенная блок-схема примерной системы управления EGR изображена на рис. 6.10. На этом рисунке клапан рециркуляции отработавших газов приводится в действие вакуумным приводом с соленоидным управлением (со стороны впуска). Описание этого пропорционального исполнительного механизма дано в главе 5. Контроллер двигателя определяет необходимое количество рециркуляции отработавших газов на основе условий работы двигателя и сигнала от датчика перепада давления (DPS) между впускным и выпускным коллекторами.Затем контроллер управляет правильным положением клапана EGR для достижения желаемого количества EGR с помощью сигнала привода с переменным рабочим циклом.

Рис. 6.10. Блок-схема управления EGR.

Оптимальное количество рециркуляции отработавших газов можно определить опытным путем в зависимости от условий работы двигателя. В идеале для замкнутого контура управления рециркуляцией отработавших газов потребуется, например, датчик температуры сгорания. Хотя экономичный датчик для непосредственного измерения температуры сгорания еще не разработан, существует корреляция между температурой выхлопных газов и температурой сгорания.Первое легко измерить с помощью относительно недорогих датчиков. В принципе, количество EGR может быть основано на системе управления с обратной связью, использующей измерения температуры выхлопных газов для сигнала обратной связи.

ЕСМ — Домашний

ECM (Engine Control and Monitoring) продает контрольно-измерительные приборы и системы управления для силовых агрегатов, двигателей и систем сгорания транспортных средств. Устройства используются для повышения эффективности преобразования энергии и снижения выбросов загрязняющих веществ.ECM является ведущим мировым дистрибьютором приборов для испытаний двигателей и систем сгорания с керамическими датчиками. Инновации ECM включают: анализатор NOx на основе керамического датчика, анализатор EGR (рециркуляции отработавших газов) на основе керамического датчика, компенсацию динамического давления для керамических датчиков, «умные» керамические датчики и быстродействующее измерение температуры. Инструменты ECM используются крупными производителями автомобилей, двигателей, производителей систем сгорания, исследовательскими институтами и государственными учреждениями по всему миру.
Портативная система измерения выбросов
Характеристики:
  • NOx, %O2, λ, Nh4, температура, GPS
  • Модульный и расширяемый
  • Легкий и портативный
  • Подходит для многих приложений
Анализаторы AFR, O2, лямбда AFR, O2, комплекты лямбда-модуля Анализаторы EGR
Особенности:
  • AFR, FAR, λ, φ, %O2
  • Одноканальный и двухканальный
  • Многотопливная совместимость
  • Аналоговые, последовательные и CAN-выходы
  • Дополнительный компенсатор давления
Характеристики:
  • AFR, FAR, λ, φ, %O2
  • Многотопливная совместимость
  • Аналоговый, 4–20 мА, последовательный выход и выход CAN
  • Дополнительный компенсатор давления
  • Дополнительные удаленные дисплеи
Характеристики:
  • EGR, AFR, FAR, λ, φ, %O2
  • Быстрое реагирование
  • Полная компенсация давления
  • Неинтрузивный, без насосов
  • Многотопливная совместимость
  • Аналоговые выходы и выходы CAN
Анализаторы NOx Комплекты модулей NOx Инструменты для калибровки датчика
Характеристики:
  • NOx, AFR, FAR, λ, φ, %O2
  • Одноканальный и двухканальный
  • Многотопливная совместимость
  • Аналоговые выходы и выходы CAN
  • Дополнительный компенсатор давления
Характеристики:
  • NOx, AFR, FAR, λ, φ, %O2
  • Многотопливная совместимость
  • CAN-выход
  • Сборка многоканальных систем
  • Дополнительный компенсатор давления
  • Дополнительные удаленные дисплеи
Особенности:
  • Выполнение отслеживаемых и воспроизводимых калибровок на вашем объекте
Анализаторы NOx/Nh4 Анализатор Nh4 Комплект модуля Nh4
Характеристики:
  • NOx, NO, NO2, Nh4, AFR,
    FAR, λ, φ, %O2
  • Многотопливная совместимость
  • Показания во влажном и сухом состоянии
  • Аналоговые выходы и выходы CAN
Особенности:
  • Одноканальный и двухканальный
  • Для дизельных двигателей
  • Аналоговые выходы и выходы CAN
Особенности:
  • Для дизельных двигателей
  • CAN-выход
  • Дополнительные удаленные дисплеи
Модуль RH, T, P, O2 Модуль дроссельной заслонки и управления Модуль быстрой температуры
Особенности:
  • Использование окружающего воздуха, всасываемого воздуха, воздуха в кабине
  • Влажность, точка росы, температура, давление, давление водяного пара, %O2 в воздухе
  • CAN-выход
  • Дополнительные удаленные дисплеи
Особенности:
  • Имитирует педаль газа
  • упрощает динамометрические испытания
  • Устройство управления общего назначения
  • Четыре входа, четыре выхода, четыре выхода PWM
  • CAN Контролируется
Особенности:
  • Использование выхлопной системы двигателя
  • Быстрые и надежные измерения
  • Быстрые и стандартные выходы
  • Гальваническая развязка
Инструмент для гибридных автомобилей Устаревшие продукты Продукты OEM
  • Генератор пульсаций высокого напряжения
  • Тестовые батареи, контроллеры, двигатели
  • CAN Контролируется

Что такое электронный блок управления?

Электронный блок управления (ЭБУ) — это небольшое устройство в кузове автомобиля, отвечающее за управление определенной функцией.

Современные автомобили могут содержать 100 или более ЭБУ, управляющих функциями, которые варьируются от основных (таких как управление двигателем и усилителем рулевого управления) до обеспечения комфорта (таких как электрические стеклоподъемники, сиденья и HVAC), до безопасности и доступа (таких как дверные замки и вход без ключа). ЭБУ также контролируют функции пассивной безопасности, такие как подушки безопасности, и даже основные функции активной безопасности, такие как автоматическое экстренное торможение.

Каждый ЭБУ обычно содержит специальный чип, на котором работает собственное программное или микропрограммное обеспечение, и для работы которого требуется питание и подключение для передачи данных.

Блок управления двигателем получает данные от различных частей автомобиля в зависимости от его функции. Например, ЭБУ дверного замка будет получать входные данные, когда пассажир нажимает кнопку запирания/отпирания двери на двери автомобиля или на беспроводном брелке. ЭБУ подушек безопасности будет получать входные данные от датчиков столкновения и от датчиков, которые определяют, когда кто-то сидит на определенном сиденье. А ЭБУ автоматического экстренного торможения будет получать данные от направленных вперед радаров, которые обнаруживают, когда автомобиль слишком быстро приближается к препятствию.

Затем ЭБУ связывается с исполнительными механизмами для выполнения действия на основе входных данных. В наших примерах ЭБУ дверного замка активирует исполнительный механизм, который запирает или отпирает соответствующую дверь. ЭБУ подушек безопасности выберет, какие подушки безопасности следует раскрыть, в зависимости от местоположения пассажиров, а затем направит исполнительные механизмы на их раскрытие. А ЭБУ автоматического экстренного торможения включил бы тормоза, чтобы предотвратить столкновение.

По мере того, как производители автомобилей продолжают добавлять новые функции и возможности, пространство становится проблемой.То есть для каждой новой функции требуется новый ЭБУ, а OEM-производителям негде их разместить. Этот поэтапный подход также становится неэффективным.

Следующим логическим шагом является консолидация или повышение уровня интеграции для снижения сложности и более эффективного использования пространства. Smart Vehicle Architecture™ от Aptiv передает управление несколькими функциями контроллеру домена. Функции безопасности, например, могут быть объединены в контроллер, ориентированный на безопасность, с функциями, работающими в параллельных программных приложениях на одном и том же оборудовании.При таком подходе роль выделенных ECU будет уменьшаться по мере их интеграции в контроллеры домена, и отрасль продолжает двигаться к будущему программно-определяемых транспортных средств.

Модуль управления двигателем | Модуль управления силовым агрегатом

Select Год 2020 (278) 2019 (368) 2018 (731) 2017 (993) 2016 (1356) 2015 (4490) 2014 (6357) 2013 (5725) 2012 (5205) 2011 (57176) 2012 (5205) 2011 (57176) 20 ) 2009 (6705) 2008 (9230) 2007 (12424) 2006 (7882) 2005 (8016) 2004 (6782) 2003 (4789) 2002 (4859) 2001 (3400) 2000 (4816) 1999 (5694) 1934 (3098) 1996 (3402) 1995 (1192) 1994 (806) 1993 (898) 1992 (787) 1991 (882) 1990 (839) 1989 (443) 1988 (410) 1987 (237)

Acura (185) ) Audi (422) BMW (357) Buick (2378) Cadillac (2102) Chevrolet (7082) Chrysler (10006) Dodge (23467) Eagle (145) Fiat (73) Ford (30810) Geo (122) GMC (3580) Honda (504) Hummer (159) Hyundai (369) Infiniti (894) Isuzu (370) Jeep (11406) Kia (277) Lexus (1126) Lincoln (4667) Mazda (6131) Mercedes-Benz (837) Mercury (6059) Mitsubishi (598) Nissan (2192) Oldsmobile (376) Plymouth (1318) Pontiac (2186) Saab (159) Saturn (2062) Scion (142) Toyota (5683) Volkswagen (448)

Select Model 3 (699) 3 Series ( 63) 4Runner (130) 5 (276) 5 серий (72) 6 (984) 6 серий (18) 7 серий (52) 8 серий (14) 9-3 (21) 9-5 (56) 9-7X (42) 200 (535) 200SX (78) 240SX (25) 300 (2491) 300E (9) 300M (824) 300ZX (38) 350Z (56) 370Z (34) 626 (254) 900 (22) 3000GT (9) 9000 ( 12) А3 (20) А4 (42) А5 (13) А6 (55) А8 (43) Акадия (217) Акцент (28) Аккорд (135) Ачиева (21) Аэростар (60) Алеро (107) allroad (11) Allure (342) Altima (212) Altima Hybrid (13) Amigo (15) Armada (66) Ascender (95) Aspen (147) Astra (14) Astro (73) ATS (208) Aura (211) Aura Hybrid (56) Аврора (29) Лавина (95) Авалон (108) Мститель (1849) Авиатор (45) Азера (17) Ацтек (16) Б2300 (473) Б2500 (85) Б3000 (683) Б4000 (629) Жук (15) Беретта ( 21) Blackwood (9) Blazer (71) Bonneville (42) Bravada (60) Breeze (315) Bronco (434) C-Class (91) C-Max Hybrid (612) C/K Series (239) Cabriolet (9) Калибр (1244) Camaro (189) Camry (1219) Camry Hybrid (14) Canyon (258) Caprice (126) Captiva Sport (224) Caravan (1397) Catera (14) Cavalier (191) CC (17) Celic a (64) Celica GT (137) Celica GTS (76) Century (40) Challenger (588) Charger (2641) Cherokee (1893) Chevy Van (30) Cirrus (315) Civic (170) CL-Class (47) CLK -Class (32) CLS-Class (30) Cobalt (319) Colorado (248) Colt (23) Commander (522) Compass (1213) Concorde (881) Continental (110) Contour (748) Corolla (681) Corsica (14) ) Corvette (138) Cougar (607) Cressida (18) Crown Victoria (1235) Cruze (20) CRX (53) CT6 (15) CTS (393) CTS-V (103) Cube (36) Cutlass (12) Cutlass Ciera (17) Cutlass Supreme (20) CX-5 (323) CX-7 (152) CX-9 (227) Dakota (1421) Dart (656) Daytona (10) del Sol (33) DeVille (37) Diamante (13) ) DTS (113) Durango (1438) E-Class (95) Echo (35) Eclipse (129) Eclipse Spyder (30) Edge (826) Eighty Eight (13) Elantra (44) Elantra GT (11) Eldorado (30) Enclave (170) Envision (9) Envoy (163) Envoy XL (59) Envoy XUV (15) Eos (12) Equinox (400) ES250 (40) ES300 (80) ES330 (10) ES350 (17) Escalade (122) Escalade ESV (59) Escalade EXT (60) Escape (1091) Escape Hybrid (83) Escort (349) ) EX35 (33) Excursion (268) Expedition (623) Expedition EL (185) Explorer (1479) Explorer Sport (147) Explorer Sport Trac (268) Express (766) Fiesta (231) Firebird (51) Five Hundred (212) FJ Cruiser (19) Flex (231) Focus (1171) Forte (24) Freemont (39) Freestar (192) Freestyle (160) Frontier (171) Fusion (806) Fusion Hybrid (589) FX35 (62) FX45 (17) FX50 (17) G-класс (33) G20 (37) G25 (10) G35 (66) G37 (148) G5 (132) G6 (401) G8 (18) Galant (34) Genesis (19) Genesis Coupe (10) ) GL-класс (29) GLC-класс (12) GLE-класс (14) GLK-класс (9) GLS-класс (11) Golf (45) Golf GTI (39) Grand Am (168) Grand Caravan (31) Grand Cherokee (3225) Grand Marquis (1171) Grand Prix (280) Grand Voyager (10) GS300 (40) GS350 (28) GS450h (10) GT-R (12) GTO (18) GX460 (17) GX470 (12) h3 (55) h4 (99) HHR (269) Highlander (142) Highlander Hybrid (14) Hombre (52) i-Series (131) I30 (76) I35 (17) Impala (614) Integra (45) Intrepid (882) ) Интрига (17) Ion (272) IS-F (12) IS250 (71) IS300 (37) IS350 (46) J30 (19) Jetta (83) Jimmy (64) Journey (1134) JX35 (11) K900 (9) L-Series (248) LaCrosse (569) Lancer (27) Lancer Evolution (11) Land Cruiser (120) Laser (10) Le Baron ( 11) Legend (72) LeSabre (38) LHS (116) Liberty (444) LS (474) LS400 (94) LS430 (27) LS460 (33) LS460L (11) LS600hL (14) LSS (12) Люцерн (278) Lumina Car (42) Lumina Van (9) LX470 (40) LX570 (30) M30 (13) M35 (59) M37 (26) M45 (24) Magnum (981) Malibu (612) Malibu Classic (90) Malibu Hybrid ( 85) Marauder (21) Mariner (546) Mariner Hybrid (82) Mark LT (738) Mark VIII (39) Matrix (347) Maverick (295) Maverick Hybrid (32) Maxima (238) MazdaSpeed3 (127) Metro (18) Mighty Max Pickup (12) Milan (415) Milan Hybrid (26) Millenia (16) Mirage (31) MKC (21) MKS (297) MKT (224) MKX (521) MKZ (315) MKZ Hybrid (506) ML- Class (58) Montana (209) Monte Carlo (207) Montego (212) Monterey (102) Montero (20) Montero Sport (16) Дом на колесах (78) Mountaineer (982) MPV (168) MR2 (62) MR2 Spyder (58) ) Мурано (79) Мустанг (1066) Мустанг GT (143) MX-5 Miata (29) MX-6 (39) Mystique (724) Navigator (405) Navigator L (153) Neon (927) New Beetle (29) New Yorker (48) Ninety Eight (10) Nitro (333) NSX (24) NV1500 (19) NV200 (12) NV2500 (36) NV3500 (39) NX (26) Optima (45) Orlando (81) Outlander (31) Outlander Sport (16) Outlook (87) Pacifica (336) Park Avenue (36) Paseo (39) Passat (63) Pathfinder (139) Patriot (1210) Пикап (32) Prelude (113) Previa (38) Prius (96) Prizm (182) Probe (86) Protege (21) PT Cruiser (1226) Pursuit (112) Q45 (87) Q5 (19) Q50 (14) Q7 (21) Q70 (15) Quest (45) QX4 (30) QX56 (32) QX60 (12) R-Class (16) R8 (15) Raider (188) Rainier (60) Раллийный вагон (16) Ram Promaster (23) Ram Promaster City (14) Ram Truck (5509) Ram Truck (Cummins) (1589) Ram Van (349) Ranger (1844) RAV4 (327) Regal (333) Реле (127) Rendezvous (89) Renegade (77) Rio (20) Riviera (17) Rodeo (28) Rogue (65) RX300 (39) RX330 (93) RX350 (52) RX450h (11) S-Класс (98) S -Серия (472) S10 (94) S4 (21) S5 (15) S6 (14) S8 (12) Соболь (990) Сафари (72) Санта Фе (39) Сан ta Fe Sport (10) Savana (756) SC300 (75) SC400 (49) SC430 (9) Sebring (1695) Sedona (18) Sentra (401) Sequoia (148) Seville (35) Shadow (10) Sienna (78) Sierra (741) Sierra (серия C/K) (209) Silhouette (34) Silverado (596) Silverado Classic (60) Sky (103) Skylark (27) SL-класс (76) SLK-класс (46) Solara (281) ) Solstice (136) Sonata (65) Sonic (15) Sonoma (88) Sorento (32) Soul (22) Spectra (11) Spirit (11) Sportage (40) Sprinter 2500 (12) Sprinter 3500 (11) SRX (319) ) SSR (26) Stratus (692) STS (138) STS-V (111) Suburban (351) Summit (17) Sunbird (9) Sundance (10) Sunfire (181) Supra (154) T100 (91) Tacoma (328) ) Tacoma PreRunner (90) Tacoma X-Runner (25) Tahoe (169) Talon (63) Taurus (1468) Taurus X (27) tC (66) Tercel (68) Terrain (328) Terraza (132) Thunderbird (136) Tiburon (18) Tiguan (12) Titan (85) TL (12) Torrent (65) Touareg (32) Town & Country (1359) Town Car (641) Tracer (161) Tracker (20) Trailblazer (102) Trailblazer EXT ( 56) Trans Sport (22) Transit (40) Transit Connect (10) 2) Traverse (144) Tribute (821) Tribute Hybrid (66) Trooper (15) Truck (163) Truck (F-Series) (10119) TT (24) TTS (11) Tucson (32) Tundra (356) Uplander ( 188) Ван (серия E) (3022) Vandura (13) Veloster (10) Venture (27) Venza (70) Verano (205) Versa (98) Versa Note (11) Vibe (316) Vigor (24) Villager ( 10) Viper (56) Vision (62) Volt (9) Voyager (556) VUE (416) VUE Hybrid (56) Windstar (302) Wrangler (2808) X3 (15) X5 (34) X6 (14) xA (12) ) xB (34) xD (20) XLR (80) XLR-V (111) Xterra (85) XTS (114) Yaris (71) Yukon (250) Yukon XL (224) Z3 (13) Z4 (18) Zephyr ( 162)

Выберите объем двигателя 1.0 л (15) 1,2 л (10) 1,3 л (37) 1,4 л (91) 1,5 л (528) 1,6 л (1218) 1,7 л (6) 1,8 л (2213) 1,9 л (537) 2,05 л (10) 2,0 л (10286) 2,1 л (22) 2,2 л (2392) 2,3 л (2938) 2,4 л (11744) 2,5 л (5495) 2,6 л (41) 2,7 л (3125) 2,8 л (363) 2,9 л (152) 3,0 л (9081) 3,1 л (204) 3,2 л (1161) 3,3 л (1742) 3,4 л (572) 3,5 л (7929) 3,6 л (7684) 3,7 л (3923) 3,8 л (3517) 3,9 л (1655) 4,0 л (4979) 4,1 л (27) 4,2 л (1247) 4,3 л (1076) 4,4 л (292) 4,5 л (141) 4,6 л (6822) 4,7 л (2757) 4,8 л (342) 4,9 л (876) 5,0 л (1674) 5,2 л (753) 5,3 л (1101) 5,4 л (6083) 5.5 л (111) 5,6 л (256) 5,7 л (8913) 5,8 л (622) 5,9 л (1640) 6,0 л (2146) 6,1 л (248) 6,2 л (741) 6,3 л (5) 6,4 л (680) 6,5 л (7) 6,6 л (778) 6,7 л (1135) 6,8 л (1883) 7,0 л (54) 7,3 л (665) 7,4 л (276) 7,5 л (233) 8,0 л (204) 8,1 л (145) 8,3 L (34) 8,4 л (8) EV (48) Н/Д (8)

Комплектация Select 1,9i (3) 2,3 (2) 2,5 (2) 2,5i (5) 2,8 (4) 3,0i (18) 3.0si (4) 4.4i (7) 4.6is (2) 4.8i (2) 4.8is (3) 28i (7) 35i (14) 48i (2) 50i (11) 228i (1) 318i (9) 323i (5) 325i (11) 328i (6) 330i (5) 428i (1) 525i (11) 528i (7) 530i (7) 535i (4) 540i (9) 545i (2) 550i (6) 640i (3) ) 646Ci (2) 650i (5) 735i (3) 740i (11) 745i (4) 750i (19) 760i (11) 840i (4) 850CSi (3) 850i (7) 1500 (8) 1500 Гибрид (1) 2500 (1) 3500 (2) Blazer (5) ESV (6) Hybrid (4) Hybrid Denali (5) i3 (1) i8 (1) L100 (20) L200 (59) L300 (61) Limited (1) LW200 (58) LW300 (57) M235i (1) M3 (17) M5 (14) M6 (5) Н/Д (137) SC1 (66) SC2 (66) SL1 (66) SL2 (66) SR (5) SR5 (5) SW1 (66) SW2 (66)

Выберите тип двигателя BlueTec (31) CDI (7) CNG (Compressed Nat ural Gas) (7) Дизель (4506) Электрический (49) FFV (2) FFV (Flex Fuel Vehicle) (1367) Газ (2055) Hemi (7448) Гибрид (2055) Гибридный электромобиль (HEV) (22) Полиция ( 38) SHO (турбо) (14) С наддувом (112) Турбо (2659) С турбонаддувом (26) Двойной турбонаддув (1) Двойной турбонаддув (59)

Mister Transmission | Почему вам следует обновить программное обеспечение блока управления двигателем

ЭБУ вашего автомобиля — это мозг, отвечающий за мощность, которая управляет всем, от трансмиссии до расхода топлива

Современные автомобили — это сложные механизмы.

Можно утверждать, что легковые автомобили, грузовики и внедорожники, курсирующие сегодня по битумным равнинам Канады, должны быть причислены к другим замечательным достижениям инженерной мысли просто потому, что они являются компьютеризированными чудесами, поскольку они являются механическими чудесами. И все же в вашем автомобиле в любой момент может произойти так много вещей, в том числе неисправность в блоке управления двигателем (ECU) — он же модуль управления двигателем (ECM), — который служит «мозгом» вашего автомобиля.

Как и в любом компьютере, операционная система (ОС) и установленное на нем программное обеспечение дают компьютеру инструкции.Если ОС ЭБУ или программное обеспечение, отвечающее за отправку и получение данных от всех датчиков вашего автомобиля, не обновлены, или сам модуль не работает должным образом, это может нанести ущерб практически всему в вашем автомобиле, в том числе как ваша передача работает.

Неисправность электрической системы или механическая неисправность?

Проблемы с электрическими или компьютерными системами вашего автомобиля легко обнаружить по индикатору двигателя на приборной панели или по тому, что ваш автомобиль не заводится.Но их безумно трудно диагностировать. Естественно, если двигатель вашего автомобиля издает странные звуки, вы сразу же предполагаете, что это механическая проблема.

Но в настоящее время большинство основных функций в вашем автомобиле выполняются электронными средствами. Например, ваш автомобиль (несмотря на марку и модель) имеет электронное управление дроссельной заслонкой, которое давно заменило механическую связь между педалью акселератора и дроссельной заслонкой. Этот электрический дроссель частично отвечает за управление передачей трансмиссии и изменением крутящего момента.

Преимущества обеспечения бесперебойной работы вашего ЭБУ

Важно постоянно обновлять программное обеспечение вашего ЭБУ. Это улучшит реакцию вашего автомобиля и предотвратит износ трансмиссии.

В дополнение к тому, что ваша трансмиссия и коробка передач работают должным образом, оптимизированный блок управления двигателем контролирует:

  • Момент зажигания вашего автомобиля
  • Скорость холостого хода вашего двигателя
  • Количество потребляемого топлива и количество выбрасываемого углекислого газа
  • Какой крутящий момент развивает ваш двигатель

У вас есть вопросы о блоке управления двигателем вашего автомобиля и его работе? Поговорите с техническим специалистом Mister Transmission о программном обеспечении вашего ECU.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *