Tema: 19 Senzor de poziție și rotație a rotorului motorului electric
Tema: 19 Senzor de poziție și rotație a rotorului motorului electric
Embedded Files
Studiind această temă, veți fi capabili:
1. să identificați caracteristicile generale ale senzorilor de poziție și rotație;
2. să descrieți construcția și principiul de funcționare ale senzorilor de poziție și rotație;
3. să explicați operațiile de diagnosticare și mentenanță ale senzorilor de poziție și rotație.
19.1 Caracteristici generale ale senzorilor de poziție și rotație ai rotorului motorului electric
Senzorii de poziție și rotație ai rotorului joacă un rol crucial în funcționarea motoarelor electrice, iar construcția și principiul lor de funcționare variază în funcție de tipul motorului.
Motorul asincron nu necesită o monitorizare precisă a poziției rotorului, de aceea poate utiliza un senzor simplu. Senzorul Hall este adesea folosit în acest scop. Senzorul Hall transmite impulsuri către ECU în timpul rotației rotorului, dar nu poate efectua măsurători atunci când motorul este oprit, spre deosebire de senzorul utilizat în motoarele sincrone. Din acest motiv, producătorii de automobile cu motoare electrice asincrone preferă să folosească senzorii utilizați la motorului sincron. Pentru funcționarea corectă a motorului electric sincron, este esențial ca invertorul să controleze bobinele corect. Pentru a determina care bobină (U, V sau W) trebuie alimentată, ECU-ul invertorului citește poziția rotorului, măsurată de senzorul de poziție a rotorului, numit „resolver”.
Figura 19.1 Zona de amplasare a unui senzor de tip „resolver"
Un senzor de tip „resolve” are rolul de a determina atât poziția și unghiul de rotație ale componentelor rotative, cât și dacă acestea sunt staționare sau în mișcare. Senzorul de tip „resolver” este amplasat de obicei în apropierea rotorului motorului electric, montat pe axul rotorului (Figura 19.1) sau în interiorul carcasei motorului, astfel încât să poată măsura direct poziția unghiulară a rotorului.
19.2 Construcția și principiul de funcționare a senzorilor de poziție și rotație a rotorului motorului electric
Fiecare resolver conține un stator cu bobine de excitație și un rotor excentric (Figura 19.2). Rotorul, cu o formă specială, conduce câmpul magnetic. Pe măsură ce rotorul se rotește, distanța dintre rotorul excentric și bobine se modifică constant, permițând determinarea precisă a poziției acestuia.
Figura 19.2 Structura statorului motorului electric asincron
Durata de viață a acestui tip de senzor este foarte lungă, deoarece nu are contacte mecanice. În plus, este extrem de precis și rezistent la vibrații.
Principiul de funcționare.
Fiecare resolver conține un stator care are o bobină de excitație de referință, la care ECU furnizează un semnal de referință, și două bobine pentru senzori, la care polaritatea înfășurării este inversă de la un senzor la altul (Figura 19.3). Spațiul de aer dintr-o bobină și excentric creează o tensiune alternativă sinusoidală constantă în bobina de excitație de referință, iar bobinele senzorilor cu polaritate diferită produc curenți alternativi în conformitate cu poziția rotorului senzorului.
Figura 19.3 Structura statorului motorului electric asincron
Resolverul funcționează atât la oprire, cât și în timp ce motorul electric este în funcțiune. Când motorul electric nu funcționează, înălțimea semnalului sinus și a semnalului cosinus rămâne constantă (Figura 19.4). Pe baza nivelului acestei tensiuni alternative, ECU știe unde se află rotorul în repaus.
Figura 19.4 Semnalul resolverului când rotorul motorului electric este oprit
Invertorul cu ansamblu convertor (ECU) detectează poziția absolută a rotorului pe baza fazelor bobinelor (pozitiv negativ) de la senzorul S și C și a înălțimilor formelor de undă ale acestora (valoare tensiunii). În plus, ECU calculează modificarea poziției într-o perioadă de timp predeterminată, permițând utilizarea resolverului ca senzor de viteză. Pe măsură ce viteza crește, frecvența semnalelor sinus și cosinus crește (mai multe semnale pe unitatea de timp), dar amplitudinea (nivelul tensiunii alternative) rămâne constantă (Figura 19.5).
a) Resolver semnalizează o viteză redusă
b) Resolver semnalizează o viteză crescută
Figura 19.5 Semnalul resolverului la diferite rotații a rotorului motorului electric
Conform construcției și principiului de funcționare menționate anterior, senzorul este format din trei tipuri de înfășurări diferite, fiecare cu mai multe bobine unite în serie, având câte două contacte. De aici rezultă că conectorul statorului senzorului este format din mai multe bobine și are 6 terminale.
19.3 Operații de diagnosticare și mentenanță a senzorilor de poziție și rotație a rotorului motorului electric
La Toyota, ECU-ul invertorului monitorizează semnalele de la resolverul motorului și detectează defecțiuni precum:
1. Scurtcircuit la interfața în circuitul resolverului motorului.
2. Semnalul de ieșirea a resolverului motorului nu corespunde.
3. Circuit deschis în resolverului motorului.
Pentru verificarea defecțiunii, dezactivați tensiunea înaltă și verificați dacă conectorul unității electronice de comandă și conectorul de pe motorul electric este conectat în siguranță și nu există probleme de contact (Figura 19.6).
Invertorul
Invertorul
Motorul electric
Motorul electric
Figura 19.6 Conectoarele unității electronice de comandă și conectorul de pe motorul electric al automobilului Toyota
La verificarea semnalului de la senzorii de poziție și rotație a rotorului motorului electric se execută cu osciloscopul (Figura 19.7). Comparați semnalele măsurate cu valorile normale specificate de producător pentru a identifica eventualele anomalii. În cazul în care semnalele sunt în afara intervalului normal, inspectați senzorii și cablajul pentru defecțiuni sau deteriorări
Pentru a verifica dacă există un circuit deschis sau un scurtcircuit în circuitul de resolverul a motorului,
Pentru a verifica dacă există un circuit deschis sau un scurtcircuit în circuitul de rezolvare a motorului, setați multimetrul pe modul de măsurare a rezistenței, utilizând informațiile furnizate de producător.
Figura 19.7 Verificarea semnalului
Tabelul 19.1 Parametrii specificați de producătorul Toyota pentru verificarea izolației cablurilor și al senzorilor motoarelor electrice
Dacă se detectează vreun senzor defect, înlocuiți-l cu unul nou conform specificațiilor producătorului. Asigurați-vă că piesele de schimb utilizate sunt compatibile și de calitate.
Întrebări de autoevaluare
1. Ce tip de senzor este adesea folosit pentru monitorizarea poziției rotorului în motoarele asincrone?
2. Ce rol are senzorul de poziție a rotorului, numit „resolver”, în funcționarea motoarelor electrice sincrone?
3. Unde este amplasat de obicei senzorul de tip „resolver” în raport cu rotorul motorului electric?
4. Ce componente principale are un resolver și cum sunt acestea structurate?
5. De ce durata de viață a resolverului este foarte lungă?
6. Cum funcționează principial resolverul în determinarea poziției rotorului?
7. Ce semnale produce resolverul atunci când motorul electric este oprit?
8. Cum utilizează ECU semnalele de la resolver pentru a calcula viteza rotorului?
9. Cum este configurat conectorul statorului senzorului în ceea ce privește bobinele și terminalele?
10. Ce defecțiuni monitorizează ECU-ul invertorului la resolverul motorului în cazul unui automobil Toyota?
11. Care sunt pașii inițiali recomandați pentru verificarea unei defecțiuni la resolverul motorului?
12. Cum se verifică dacă există un circuit deschis sau un scurtcircuit în circuitul resolverului motorului?
13. Ce trebuie făcut dacă se detectează un senzor defect în timpul verificării?
Page updated
Google Sites
Report abuse