MOTEURS COURANT CONTINU Très utilisés à faible puissance Premiers moteurs utilisés dans les applications à vitesse variable

1) Principe du fonctionnement On alimente un bobinage placé dans un champ magnétique Les pôles nord et sud du champ créé dans le bobinage s'alignent avec les pôles nord et sud du champ magnétique Le bobinage est alimenté par des balais qui frottent sur un collecteur

1) Principe du fonctionnement Afin de maintenir le couple de rotation on introduit plusieurs bobinages alimentés successivement. Le champ magnétique fixe peut être créer par un aiment permanent (faible puissance) ou par un bobinage réalisé sur le stator.

1) Principe du fonctionnement

2) Réalisation pratique Stator à aimant permanent Stator bobiné

2) Réalisation pratique Rotor bobiné

2) Réalisation pratique Balais

2) Réalisation pratique Collecteur

2) Réalisation pratique Induit/rotor Inducteur Ventilateur Inducteur Balais Collecteur

Pour les moteurs a aimant permanent 3) Schéma équivalent Pour déterminer les équations de fonctionnement d'un point de vue électrique on utilise le schéma suivant Pour les moteurs a aimant permanent

Attention il faut toujours alimenter l'inducteur avant l'induit 3) Schéma équivalent U=ue U U+ue M DC M DC M DC ue U+ue M DC Attention il faut toujours alimenter l'inducteur avant l'induit

4) Courbe de couple Couple Vitesse Le couple est maximum au démarrage du moteur et proportionnel au courant qui traverse le moteur. Le courant est donc maximal au démarrage Si le couple résistant augmente, le moteur force plus sa vitesse diminue et l'intensité dans le moteur augmente

M=Ki.I 42) Courbe d'intensité Intensité Vitesse Le courant qui traverse le moteur impose la valeur du couple moteur. M = Ki.I d'ou la courbe caractéristique

43) Exemple

5) Bilan des puissances Pabsorbée Ptransmise Putile mécanique U.I+ue.ie E.I Mu.ω Pjoule Pf Pm R.I2+r.ie2 Pertes fer Pertes mécanique R.I2+ue.ie Pertes constantes

5) Bilan des puissances Les pertes par effet Joule : cette puissance est dissipée sous forme de chaleur, aux niveaux de l'induit ( R . I² ) et de l'inducteur ( ue . ie = r . ie² ). Les pertes "fer" : elles sont dues aux pertes par le phénomène d'hystérésis et par les courants de Foucault qui circulent dans le rotor. Les pertes mécaniques : cette puissance est perdue essentiellement au niveau des paliers, par frottement de l'arbre. Les pertes "constantes" sont la somme des pertes «fer» et «mécaniques». Soit: Pc = Pf + Pm On peut déduire du diagramme précédent des égalités entre les différentes puissances : Pa = Pu + PJ + Pf + Pm

5) Bilan des puissances (couples) Couple électromagnétique : en N.m Couple des pertes : en N.m Couple utile : en N.m Mu = Mem – Mp rendement

5) Bilan des puissances inducteur aimant permanent Pabsorbée Ptransmise PMécanique U.I E.I Tu.ω Pjoule Pf Pm R.I2 Pertes fer Pertes mécanique Pertes constantes

7) Circuits de puissance Les constructeurs proposent des cartes de contrôles alimentées sur le réseau triphasé ou monophasé. Ces cartes assurent un contrôle efficace et en toute sécurité des moteurs. Il existe également des cartes de contrôles pour les micromoteurs ces cartes sont également très performantes mais il est parfois intéressant pour ces moteurs de développer ses propres interfaces de puissance Exemple de variateur

71) Variateur industriel

72) Commande tout ou rien VCC μC V+ M DC

72) Commande tout ou rien VCC VCC μC μC M DC M DC

72) Commande tout ou rien VCC VCC μC μC M DC M DC

73) Commande analogique

73) Commande analogique

73) Commande modulation de largeur d'impulsion VCC Vcc Vcc/2 M DC t MLI Vcc Vcc/4 t La puissance dissipée en commutation est très faible en mode passant U=0 donc P=U.I=0 en mode bloqué I=0 donc P=U.I=0

73) Commande modulation de largeur d'impulsion VCC Vcc Vcc/2 M DC t Vcc MLI i t On assimile le moteur à une inductance E=L.di/dt avec E tension aux bornes du moteur Vcc est constante donc i(t)=(E.t)/L

73) Commande en pont Ce montage est utilisé lorsque l'on souhaite commander le moteur selon les deux sens de rotations VCC VCC M DC M DC Canal N et P Canal N

73) Commande en pont VCC VCC 1 1 M DC M DC 1 1 Sens 1 Sens 2

73) Commande en pont VCC VCC 1 1 M DC M DC 1 1 Freinage Freinage

73) Commande en pont Attention à ne pas activer simultannément les deux transistors du même coté du pont VCC M DC VCC M DC 1 1 1 1

73) Commande en pont utilisation en mli VCC VCC 1 M DC M DC 1

73) Commande en pont utilisation en mli

8) Choix d'un moteur (forte puissance > 2000W) Pour ce type de moteurs la résistance des bobinages du rotor et faible devant l'inductance de ces bobinages. On considère alors que : La vitesse de rotation est imposée par les tensions d'alimentations Le couple résistant impose lui l'intensité consommée par le moteur. Contraintes électriques U I Contraintes Mécaniques Mr,J (inertie),Ω La détermination du moteur devra prendre en compte : les conditions d'utilisation (température, altitude, refroidissement...) les types de service (continu, intermittent.....)

8) Choix d'un moteur (Motoréducteur) Pour ce type de moteurs l' application de la charge entraîne une variation de la vitesse de rotation du moteur liée au terme RI dans les équations de fonctionnement du moteur. Contraintes électriques U I Contraintes Mécaniques Mr,J (inertie),Ω

8) Choix d'un moteur Moteur P U I ke ki Mn Réducteur Mmax η≈0,7 k Mecanique P J Ω Si N<500 tr/min on utilise un motoréducteur sinon on préfèrera un moteur à entrainement direct. Détermination du couple nominal - fonctionnement à couple constant Mnominal > Mrésistant - fonctionnement à couple variable Couple de démarrage > Couple maximal Couple nominal > Mrms - fonctionnement avec comportement dynamique Calcul du couple dynamique Cdynamique=J.dΩ/dt On revient au cas précédent en prenant pour chaque phase Cr = Cdynamique + Cstatique

8) Choix d'un moteur Moteur P U I ke ki Mn Réducteur Cmax η≈0,7 k Mecanique P J Ω La tension doit permettre d'atteindre les vitesses souhaitées à tous les points de fonctionnement Choix du bobinage - fonctionnement non régulé On choisit le bobinage ayant la valeur de la constante de force contre électromotrice ke la plus proche

8) Choix d'un moteur Moteur P U I ke ki Mn Réducteur Cmax η≈0,7 k Mecanique P J Ω Le réducteur doit permettre la transmission du couple nominal de manière permanente et les éventuels pics a une valeur de couple maximum Une fois le réducteur choisi on est amené a recalculer - la vitesse en sortie de moteur - le couple en sortie de moteur