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LE MOTEUR PAS A PAS. Principe Moteur pas à pas Principe Le moteur pas à pas tourne d’un angle constant chaque fois qu’il reçoit une impulsion au stator.

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1 LE MOTEUR PAS A PAS

2 Principe

3 Moteur pas à pas Principe Le moteur pas à pas tourne d’un angle constant chaque fois qu’il reçoit une impulsion au stator. La vitesse du moteur ne dépend donc que de la fréquence des impulsions reçues. L’angle de pas est de : - 90° pour un moteur 4 pas/tour - 0,9° pour un moteur 400 pas/tour

4 Moteur à aimants permanents

5 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Constitution Utilisation impérativement du courant continu Le rotor comporte des aimants permanents pôles Nord et Sud successivement répartis. Le stator est bobiné (électro-aimant) les polarités dépendent du sens du courant alimentant la bobine « phase »

6 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Le rotor est bipolaire 1 pôle Nord 1 pôle Sud Le stator à 2 phases la phase P ( pôles A et C) la phase Q ( pôles B et D) Phase P Phase Q A C B D S N index

7 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Alimentation du stator BA DC S N P A C Q B D U1 U2 K1 - + K2 - +

8 BA D C S N NN SS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 + K2 + N A N B S C S D Position 1 U1 - + K1 K2

9 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K2 + S N A N N B S C S S D 2 Position 1 N BA D C SN NS NS U1 U2 - + K1 K2

10 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K2 + - S S N A S N N B N S C N S S D 2 Position 1 3 N BA D C S N NN SS U2 - + K1 K2

11 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N BA D C S N N N S S N U2 U1 - + K1 K2

12 U1 BA D C S N NN SS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N - + K1 K2

13 BA D C S N NN SS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

14 BA D C SN NS NS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

15 BA D C S N NN SS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

16 BA D C S N N N S S N Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

17 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS

18 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS

19 BA D C S N N N S S N Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

20 BA D C S N NN SS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

21 BA D C SN NS NS Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs.

22 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K K N S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS

23 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. La vitesse de rotation du moteur dépend de la vitesse avec laquelle on manœuvre les interrupteurs. Ce type de moteur nécessite deux alimentations, on préfère diviser chaque phase en deux et réaliser ainsi un moteur quatre phases. Dans l’exemple de dessus l’angle de pas est de 90°.

24 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Alimentation du stator position « G » PQU K1 G D K2 G D P’Q’ P Q A B C D N S

25 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Alimentation du stator position « D » P’ Q’ A B C D N S PQU K1K2 G D P’Q’ G D

26 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 GN A N B S C S D Position 1 BA D C S N NN SS K2 G Phases excitées P QP Q U PQ

27 BA D C SN NS NS BA D C SN NS NS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G S N A N N B S C S S D 2 Position 1 NG K2 G Phases excitées P QP Q P’ Q U P’ Q

28 BA D C S N NN SS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G DS S N A S N N B N S C N S S D 2 Position 1 3 NG K2 G D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ U P’ Q’

29 BA D C S N N N S S N D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position NG K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’ U P Q’

30 D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N BA D C S N NN SS G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’ U P Q

31 D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

32 BA D C SN NS NS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

33 BA D C S N NN SS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

34 BA D C S N N N S S N D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

35 D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Anti-horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

36 D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

37 BA D C S N N N S S N D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

38 BA D C S N NN SS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

39 BA D C SN NS NS D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

40 D Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement K1 G D GN S S N A S S N N B S N S C N N S S D 2 Position N Sens de progression Sens Horaire Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. BA D C S N NN SS G K2 G D D Phases excitées P QP Q P’ Q P’ Q’ P Q’

41 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Fonctionnement Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. La vitesse de rotation du moteur dépend de la vitesse avec laquelle on manœuvre les interrupteurs. Dans l’exemple de dessus l’angle de pas est de 90°.

42 Moteur pas à pas Moteurs à aimants permanents Caractéristiques L’alimentation des phases sans commutation de l’électronique produit un couple de maintien. Inertie du rotor élevée (aimants permanents). Variation des performances liée au vieillissement des aimants.

43 Moteur à réluctance variable

44 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Constitution Utilisation d’un courant CC ou AC entrefer réduit au maximum 0,05 mm Les pôles en fer doux feuilleté du rotor sont attirés par le champ magnétique créé par les bobines du stator, cette attraction a pour effet de diminuer l'entrefer pour faciliter le passage du flux magnétique de la bobine en diminuant la réluctance du circuit magnétique. Le stator est bobiné (électro-aimant) les polarités dépendent du sens du courant alimentant la bobine « phase »

45 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C E G FH L’angle de pas   est ici    s  r angle du stator  s = 360 / Ns angle du rotor  r = 360 / Nr    s ( Ns + 1) il faut que Nr = Ns + 1  r-Ns) / Nr.Ns _

46 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E G FH On alimente la phase A, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Le pôle E sera la référence pour la suite.

47 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

48 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

49 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C EG F H On alimente la phase A, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

50 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

51 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

52 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E G FH On alimente la phase A, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

53 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

54 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

55 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E F H G On alimente la phase A, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

56 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C H F E G On alimente la phase B, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

57 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 H F E G On alimente la phase C, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

58 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C H E G F On alimente la phase A, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de + 30°.

59 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C H E G F Si on alimente les phases dans l’ordre A-B-C-A-B-C..etc… le moteur tourne dans le sens horaire avec un pas de + 30°. Il faut 12 pas pour faire un tour. Si on alimente les phases dans l’ordre A-C-B-A-C-B..etc… le moteur tourne dans le sens anti- horaire avec un pas de - 30°. Il faudra aussi 12 pas pour faire un tour.

60 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 H F E G On alimente la phase C, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

61 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C H F E G On alimente la phase B, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

62 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E F H G On alimente la phase A, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

63 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

64 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

65 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E G FH On alimente la phase A, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

66 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

67 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

68 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C EG F H On alimente la phase A, le pôle H se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

69 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B C=1 E G F H On alimente la phase C, le pôle G se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

70 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A B=1 C E G F H On alimente la phase B, le pôle F se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

71 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement A=1 B C E G FH On alimente la phase A, le pôle E se positionne pour obtenir un entrefer minimum. Rotation de - 30°.

72 Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Fonctionnement Le sens de rotation du moteur dépend de l’ordre dans lequel on manœuvre les interrupteurs. La vitesse de rotation du moteur dépend de la vitesse avec laquelle on manœuvre les interrupteurs. Dans l’exemple de dessus l’angle de pas est de 30°.

73 Caractéristiques Pas de couple résiduel. Inertie du rotor faible (rotors creux). Angle de pas petits. Moteur pas à pas Moteurs à réluctance variable Risque de rentrer en résonance à certaines vitesses.

74 Moteur hybride

75 Moteur pas à pas Moteurs hybrides Fonctionnement Ils utilisent simultanément les principes des moteurs à aimants permanents et à réluctance variable, afin d’obtenir un plus grand couple moteur. On arrive à des pas angulaires faibles 1,8° avec un rapport couple inertie très élevé. L’aimant permanent au rotor améliore le couple moteur ainsi que le couple de maintien.

76 Caractéristiques d’un moteur pas à pas

77 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Mécaniques - Encombrement. - Masse. - Inertie du rotor. - Angle de pas. Electriques - Caractéristique couple / fréquence. - Résistance d’une phase. - Intensité par phase. - Tension d’isolement. - Température stockage / fonctionnement.

78 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas C’est la plus importante pour le choix d’un moteur pas à pas. Caractéristique Couple / Fréquence. Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) Zone de décrochage Zone de démarrage D Fréquence maximum de démarrage à vide Fréquence maximum d’entraînement à vide B B couple au démarrage A A couple à l’entraînement limite «couple maximum»

79 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) Zone de décrochage Zone de démarrage D B A Quand on est amené à travailler dans cette zone il est nécessaire de prévoir : Si ces deux conditions sont remplies on ne perd aucun pas ! - une rampe de décélération pour revenir en zone D avant de s’arrêter. - une rampe d’accélération pour démarrer dans la zone D.

80 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Si on est en charge: JT = JR + JE inertie inertie du rotor inertie totale du moteur extérieure Fréquence (pas/seconde) B A Couple (Nm) - la courbe A n’est pas modifiée. - l’inertie extérieure JE due à la charge modifie la courbe d’arrêt démarrage B.

81 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) Zone de décrochage Zone de démarrage D B A Fréquence maximum de démarrage à vide Fréquence maximum d’entraînement à vide JE0 JE0 = 0 JT = JR moteur seul A vide

82 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Fréquence maximum d’entraînement à vide JE0 Zone de décrochage Zone de démarrage D A B Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) Fréquence maximum de démarrage charge 1 JE1 B’ JE1 = JR JT = JR + charge 1 = 2 JR En charge

83 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) Fréquence maximum d’entraînement à vide JE0 Zone de décrochage Zone de démarrage D JE1 A B B’ Fréquence maximum de démarrage charge 2 B’’ JE2 JE2 = 2JR JT = JR + charge 2 = 3 JR En charge

84 Moteur pas à pas Caractéristiques d’un moteur pas à pas Caractéristique Couple / Fréquence. Couple (Nm) Fréquence (pas/seconde) JE0 Zone de décrochage Zone de démarrage D JE1 A B B’ B’’ JE2 La fréquence maximum de démarrage décroît quand la charge augmente. Le réseau de courbes ci-contre correspond à l’ensemble « moteur + électronique de commande ». La commande utilisée influence fortement le réseau ! En charge

85 Critères de qualité des unités de commande

86 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Pour obtenir une puissance maximum il faut avoir simultanément : Le Couple (donc le courant parcourant les phases) très élevé. La limite pour le couple maximum est la saturation des masses métalliques, c’est une caractéristique fixée à la construction. Le couple maximum (donc le courant maximum dans les bobinages) sera atteint plus ou moins rapidement en fonction des possibilités de la commande. La vitesse (donc la fréquence des commutations) très élevée. La fréquence maximum de commutation est fonction des caractéristiques des bobinages du moteur et des composants de puissance utilisés. P (w) = C (Nm). 2.  n (tr/s)

87 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Une unité de commande est d’autant plus intéressante : - Quelle permet de conserver la valeur maximale du couple sur une plage de vitesse importante. - Que l’ensemble qu’elle forme avec le moteur pas à pas présente un rendement élevé. P (w) = C (Nm). 2.  N (tr/s)

88 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Branchement de deux phases P U alim P’+ _ T1T2 Schéma électrique d’une phase LmLm RmRm EmEm I v = U alim

89 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Alimentation directe d’une phase. v t Ualim I Ualim / Rm  t Quand la vitesse augmente, à cause du temps d’établissement du courant, la valeur moyenne du courant circulant pendant l’alimentation d’une phase diminue. Le couple procuré par le moteur diminue lui aussi. On à donc intérêt à réduire le temps de monté du courant au minimum, c’est le rôle de l’unité de commande. Au moment de la mise sous tension d’un enroulement, le courant prend un certain temps pour s’établir à une valeur voulue.   L m / R m constante de temps électrique

90 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Alimentation directe d’une phase. v t Ualim I Ualim / Rm  t On protégera l’électronique de puissance par diode de roue libre ou par condensateur. Au moment de la coupure du courant dans l’enroulement, l’inductance génère une tension inverse dangereuse pour les transistors du circuit de commutation « transistor de puissance ».

91 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande On travaille avec une tension double et une résistance série telle que R = R m. Alimentation par résistance série. v t 2 Ualim I  ’ = Lm / 2Rm =  /2 t Les constructeurs vont jusque à R = 3 R m LmLm RmRm EmEm v = 2 U alim R Le courant augmente deux fois plus vite donc possibilité de travailler à des fréquences doubles. On consomme de la puissance pour rien dans la résistance extérieure R. 2 Ualim 2 Rm

92 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande On utilise une commande bipolaire à deux niveaux à régulation de courant par transistor ballast. Alimentation à deux niveaux de tension. K1 K2 K4 K3 K5 R exploration Image du courant + haute tension « 2U alim » + basse tension « U alim » K2 = K5 = 1 K3 = K4 = 0 S N K2 = K5 = 0 K3 = K4 = 1 N S K1 est le transistor ballast

93 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande On utilise une commande bipolaire à deux niveaux à régulation de courant ar transistor ballast. Alimentation à deux niveau de tension. v t 2 Ualim I t 1 er temps, on alimente avec la plus haute tension « 2 U alim » jusqu'à ce que le courant dans la phase atteigne la valeur nominale I N = Ualim / Rm 2Ualim / Rm K1 K2 K4 K3 K5 R exploration Image du courant + haute tension « 2U alim » Ualim / Rm Ualim  = Lm / Rm

94 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande On utilise une commande bipolaire à deux niveaux à régulation de courant ar transistor ballast. Alimentation à deux niveau de tension. v t I  = Lm / Rm t K1 K2 K4 K3 K5 R exploration Image du courant + basse tension « U alim » 2 Ualim 2Ualim / Rm Ualim / Rm Ualim 2 em temps, dès que le courant dans la phase atteint la valeur nominale I N = Ualim / Rm on alimente avec la plus basse tension « U alim ».

95 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande On utilise un pont complet à transistors avec : - les transistors T1 et T2 travaillant en hacheur. - les transistors T 3 et T4 permettent la commutation du courant dans le sens requis. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 Alim T4 mesure

96 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 1 er temps, on alimente la phase jusqu’à ce que le courant atteigne In + 10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T1 et T4 saturés T2 et T3 bloqués Courant dans le bobinage + t S N

97 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 2 em temps, on coupe l’alimentation de la phase, jusqu’à ce que le courant atteigne In -10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T4 saturé T1, T2 et T3 bloqués Courant dans le bobinage + t S N

98 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 3 em temps, on alimente la phase jusqu’à ce que le courant atteigne In + 10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T1 et T4 saturés T2 et T3 bloqués Courant dans le bobinage + t S N

99 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 4 em temps, on coupe l’alimentation de la phase, jusqu’à ce que le courant atteigne In -10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T4 saturé T1, T2 et T3 bloqués Courant dans le bobinage + t etc…….. S N

100 N S Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 1 er temps, on alimente la phase jusqu’à ce que le courant atteigne In + 10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T2 et T3 saturés T1 et T4 bloqués Courant dans le bobinage - t

101 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 2 em temps, on coupe l’alimentation de la phase, jusqu’à ce que le courant atteigne In -10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T3 saturé T1, T2 et T4 bloqués Courant dans le bobinage - t N S

102 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 3 em temps, on alimente la phase jusqu’à ce que le courant atteigne In + 10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T2 et T3 saturés T1 et T4 bloqués Courant dans le bobinage - t N S

103 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande 4 em temps, on coupe l’alimentation de la phase, jusqu’à ce que le courant atteigne In -10%. Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 T4 Rex mesure Alim T3 saturé T1, T2 et T4 bloqués Courant dans le bobinage - t etc…….. N S

104 Moteur pas à pas Critères de qualité des unités de commande Le moteur et l’alimentation présentent un bon rendement. En effet dès que le courant atteint un seuil supérieur à I + 10%, l’énergie emmagasinée par l’inductance du moteur est mise à profit pour faire circuler le courant dans le bobinage. L’alimentation est coupée tant que l’on a I > (I - 10%). Alimentation par pont complet. T1 T3 T2 Alim T4 mesure

105 Comparaison entre les différents types de moteurs pas à pas

106 Moteur pas à pas Comparaison entre les différents types de moteurs pas à pas

107 Les systèmes d’entraînement avec moteurs pas à pas permettent un positionnement exact en boucle ouverte (sans signal de retour), par un nombre défini d’impulsions de commande. Ils peuvent utiliser des signaux qui sont issus de systèmes de commande numérique. f maximum 100 Khz C maximum 18 Nm - Couple moteur élevé pour des vitesses angulaires faibles même en fonctionnement en pas à pas. - Couple de maintien important quand le moteur est excité au repos qui provoque l’arrêt.

108 Moteur pas à pas EXERCICE

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113 Détermination de l’angle de pas que doit avoir le moteur retenu 1 tour moteur = 1 tour de la vis = 5mm Tolérance de positionnement 00,3 mm Nombre de pas pour 1 tour = 5/0,003 = 166,66 Angle de pas du moteur = 360 / 166,66 = 2,16° MAXI

114 Angle de pas du moteur = 2,16° MAXI

115 Nombre de pas pour faire 1 tour = 360/1,8 = 200 Précision de positionnement obtenue = 5/200 = 0,025 mm OK

116 Vérification que dynamiquement le moteur peut assurer un axe bien réactif (dur) J MAXI de la charge ramenée au moteur = 2 J Rmoteur = 220 gcm 2 Ici J charge ramenée au moteur = kgm 2 = gm 2 = 200 gcm 2 OK

117 Vitesse de déplacement 120 mm/s Pas de la vis 5 mm Vitesse du moteur = 120 / 5 = 24 tr/s Vitesse du moteur 24 tr/s Angle de pas 1,8° (200 pas/tr) Vitesse du moteur = = 4800 pas/s Vitesse de commutation de l’électronique = vitesse du moteur /2 Vitesse de commutation de l’électronique = 4800 /2 = 2400 commutation/s = 2,4 Khz T = 0,42 ms

118 T 1 = 0,21 ms T 0 = 0,21 ms = L m / R m = 2, / 5 = 0,5 ms Problème Il faut que < 0,21 ms < 0,07 ms

119 Pour fournir le couple nominal sur toute la plage de vitesse, il faut diminuer en rajoutant une résistance série. ’ = L m / (R m + R) < 0,07 ms R > (L m – R m ) / 0, R > (2, – ) / 0, R > 30,72  On va retenir R = 31  ’ = L m / (R m + R) = 2, / (5 + 31) = 0,069 ms < 0,07 ms OK

120 On va retenir une résistance R de 31  et de  W P R = R. I 2 = = 31 W

121 31  55 1 A Vcc = ,7 = 36,7 V

122 OK

123 Fin


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