Схемотехника БУ ЭВСО 'Борей', ШИМ-регулятор оборотов двигателя постоянного тока.

Блок управления электровентилятором системы охлаждения 'Борей' (БУ ЭВСО) состоит из:

• микропроцессора (генерация ШИМ-сигнала, измерение тока и температуры, индикация режимов);
• силового транзистора (коммутация тока, исполнительный элемент ШИМ-регулятора оборотов электровентилятора);
• фильтра (устранение электромагнитных помех).

Частоту вращения коллекторного двигателя можно регулировать, изменяя подаваемое на него напряжение. При постоянном значении напряжения источника питания – аккумуляторной батареи, напряжение на двигателе можно менять, изменяя сопротивление в цепи двигателя, к примеру, с помощью реостата или транзистора. Однако такой способ при управлении мощными приводами приводит к выделению большой тепловой мощности на сопротивлении (транзисторе) и снижению КПД системы.
Повысить КПД можно, подавая на двигатель полное напряжение, но на ограниченное время. Если это делать с большой частотой, то, управляя длительностью включения, можно фактически менять среднее напряжение, подаваемое на двигатель.

При регулировании скорости вращения двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции на двигатель подается полное напряжение питание, но регулируется время, в течение которого оно подается. Условно говоря, ШИМ-регулятор оборотов замыкает силовой ключ каждую секунду на десятую долю секунды, если нам нужно 10% мощности двигателя, если нам нужно 25% мощности, то ШИМ-регулятор оборотов замыкает силовой ключ на четверть секунды, если 50% мощности - то полсекунды и т. д. Когда же нам нужно раскрутить двигатель на полную мощность, ШИМ-регулятор оборотов замыкает силовой ключ на полную секунду, то есть фактически силовой ключ не размыкается совсем.
Конечно же, реально микропроцессор управляет силовым ключом с частотой много выше, чем один раз в секунду, но принцип остается тем же. При достаточно высокой частоте происходит сглаживание пульсаций тока при индуктивной нагрузке, и фактически на двигатель подается некоторое эффективное напряжение. Скажем, при напряжении питания 12В и длительности импульса 50% от периода, получается точно такой же результат, как и при подаче на двигатель напряжения 6В.
При эксплуатации автомобиля в городском цикле с повышенной температурой окружающего воздуха, когда вероятность перегрева двигателя максимальна (особенно в "пробках"), режим плавного изменения скорости вращения вентилятора в пределах 30-60% с помощью ШИМ-регулятора оборотов достаточен для ограничения температуры двигателя автомобиля. Применение блока управления ЭВСО в системе охлаждения автомобиля устраняет необходимость включения вентилятора на мощность выше 60% (тем более на полную мощность), тем самым обеспечивая практически полное отсутствие шума в салоне автомобиля в отличие от раздражающего рева работающего на "всю катушку" электровентилятора в обычной системе охлаждения.

Электронная защита в БУ ЭВСО 'Борей'.

В БУ ЭВСО внедрены три типа защиты радиокомпонентов блока:
- Защита от "переполюсовки". Если при монтаже блока перепутать "плюсовой" и "минусовой" провода жгута питания, то в БУ ЭВСО сгорит специальная перемычка (аналог предохранителя), сформированная печатным способом на плате. При сгорании специальной перемычки явственно слышен щелчок, сопровождаемый появлением небольшого количества дыма (продуктов сгорания специальной перемычки). В самом блоке все радиоэлементы при этом остаются работоспособными, за исключением защитного диода, примененного в электрической схеме исключительно для этого случая. После "переполюсовки" БУ ЭВСО восстанавливается заменой защитного диода и сгоревшей печатной специальной перемычки отрезком провода сечением 1,5 мм². При этом необходимо помнить, что больше дополнительной жизни при перепутывании проводов жгута питания уже нет, так как защитные функции отрезка провода не эквивалентны возможностям специальной перемычки, сформированной печатным способом на плате.

- Защита по току. В процессе "программирования" начальной температуры включения электровентилятора блоком управления ЭВСО, микропроцессор ШИМ-регулятора оборотов производит тестовое измерение максимального тока, протекающего через силовой ключ, а, следовательно, и через роторные обмотки включенного на полную мощность электровентилятора. Если по каким либо причинам измеряемый ток окажется выше 30 А, но ниже 50 А, ШИМ-регулятор оборотов запомнит относительное превышение и в "боевой" работе будет пропорционально уменьшать длительность импульсов ШИМ таким образом, чтобы максимальный ток электровентилятора был не более 30 А.
- Защита от короткого замыкания. Превышение тока через роторные обмотки электровентилятора выше 50 А порогового значения приводит к выключению исполнительного элемента ШИМ-регулятора оборотов - силового ключа на 30 сек. По окончании этого интервала микропроцессор вновь замыкает силовой ключ. Если короткое замыкание в течение 30 сек. интервала не было устранено, процесс выключения силового ключа ШИМ-регулятора оборотов повторяется. Устранение короткого замыкания переводит блок управления ЭВСО в рабочий режим.

Конструкция БУ ЭВСО 'Борей'.

Корпус блока состоит из двух частей - основания (сталь 0.8мм) и крышки (сталь 0.5мм). На основании отштампована ступенька для организации теплоотвода от силовых элементов. Основание служит для размещения на ней печатной платы и осуществления теплообмена с окружающей средой. Печатная плата с радиокомпонентами к основанию крепится только одним винтом.

 Впаянные в плату элементы фильтра – катушка индуктивности и электролитический конденсатор - приклеиваются к основанию. Образовавшаяся при этом за счет выводов элементов фильтра пружинная подвеска печатной платы защищает радиокомпоненты блока от вибрации.



Силовые элементы ШИМ-регулятора оборотов притянуты к теплорассеивающему основанию через цилиндры охлаждения к ступеньке одним винтом, что позволяет автоматически выбрать непараллельность плоскостей ступеньки основания и радиаторов силовых элементов.

Для устранения электрического контакта между цилиндрами и основанием проложена эластичная керамико-полимерная теплопроводящая диэлектрическая (КПТД) подложка НОМАКОН^тм.

Все тепловые зазоры заполнены кремнийорганической термопроводной пастой типа КПТ-8 ГОСТ 19783-74. Такая "упаковка" позволяет эффективно отводить тепло от силовых элементов блока. Тем не менее лучше позаботиться о принудительном обдуве БУ ЭВСО для тяжелых условий эксплуатации. Корпус БУ ЭВСО лучше всего разместить на элементе крепления электродвигателя к рамочному корпусу (кожуху) вентилятора. При этом блок ЭВСО, управляя электровентилятором, тем более будет им принудительно обдуваться, чем больший ток будет коммутировать силовой ключ. Поскольку температура обдувающего корпус БУ ЭВСО воздуха не бывает выше 70ºС, постольку температура основания блока никогда не будет выше 80°С.
Крышка блока закрывает элементы блока ЭВСО и крепится к основанию двумя винтами.

Купить  БУ ЭВСО 'Борей' - блок плавного управления электровентилятором радиатора автомобиля, можно в интернет-магазине ООО 'СиличЪ'