Haute Ecole d'Ingéniérie et de Gestion du canton de Vaud (HEIG-Vd) Département

Haute Ecole d'Ingéniérie et de Gestion du canton de Vaud (HEIG-Vd) Département Electricité et Informatique (E+I) Filière Génie Electrique Département Systèmes industriels et Microtechniques (Si+M) Filière Microtechnique Département Formation en emploi (FEE) Filière Electricité Entraînements réglés MET2 A i i utomatisation n s t i t u t d ' n d u s t r i e l l e Prof. Michel ETIQUE, mars 2006, Yverdon-les-Bains HEIG-Vd Entraînements réglés (MET2) v.1.11 2 MEE \cours_er.tex\12 novembre 2006 HEIG-Vd Entraînements réglés (MET2) Table des matières 1 Les applications des entraînements réglés 11 1.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.1.1 Les entraînements réglés : tentative de dé nition . . . . . . 11 1.1.2 Les utilisateurs des entraînements . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.3 Objectifs du cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2 Les applications des entraînements dans l'industrie des machines . 17 1.2.1 Les besoins standards : systèmes multi-axes mécaniques . . 17 1.2.2 Les nouvelles exigences : systèmes multi-axes électroniques 19 1.3 Entraînements électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.3.1 Comparaison des diérents types d'entraînements ([1], [2], [3], [4, p.27 et 59]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.3.2 Les entraînements électriques à vitesse variable ([5]) . . . . 45 2 Entraînement avec machine DC 53 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.2 Modélisation mathématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.1 Rappel : construction et fonctionnement du moteur DC . . 54 2.2.2 Equations caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.2.3 Schéma fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.2.4 Modèle électrique de la machine DC . . . . . . . . . . . . 58 2.2.5 Constantes de temps mécaniques et électriques ([6]) . . . . 59 2.2.6 Caractéristique couple-vitesse de la machine à excitation séparée en régime permanent constant . . . . . . . . . . . 61 2.3 Alimentation par variateur de courant continu ([7], [8]) . . . . . . 64 2.3.1 Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.3.2 Caractéristique statique ([7], Ÿ2.5.4) . . . . . . . . . . . . . 68 2.3.3 Commande du variateur de courant par modulation de lar- geur d'impulsion (PWM) ([7], Ÿ2.6) . . . . . . . . . . . . . 71 2.4 Récupération d'énergie ([9]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.5 Régulation de courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.5.1 Régulateur linéaire de type PI analogique . . . . . . . . . . 89 2.6 Régulation de vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2.6.1 Structure du système de régulation de vitesse . . . . . . . 97 v.1.11 3 MEE \cours_er.tex\12 novembre 2006 HEIG-Vd Entraînements réglés (MET2) 2.6.2 Modélisation du système à régler . . . . . . . . . . . . . . 97 2.6.3 Choix et principe d'ajustage du régulateur de vitesse . . . 101 2.6.4 Synthèse du régulateur pour la magnétisation nominale (Φf = ΦfN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 2.A Régulateur de courant à action à deux positions avec hystérèse . . 109 2.B Ajustage des régulateurs de courant et de vitesse en démagnétisation115 2.B.1 Ajustage du régulateur PI en démagnétisation . . . . . . . 115 2.B.2 Ajustage du régulateur de vitesse en mode d'aaiblissement de champ (démagnétisation, Φf < ΦfN) . . . . . . . . . . . 117 2.C In uence du temps de commutation des transistors ([[7]. Ÿ2.5.5-6], [[6], Ÿ13.6.5 et 8.5]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 2.C.1 Enclenchement et déclenchement lorsque id > 0 [A] . . . . 123 2.C.2 Enclenchement et déclenchement lorsque id < 0 [A] . . . . 126 2.C.3 Durée d'enclenchement eective et tension moyenne corres- pondante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3 Entraînement avec machine synchrone auto-commutée 131 3.1 Introduction et buts du chapitre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 3.2 Principe de fonctionnement de la machine synchrone . . . . . . . 132 3.2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 3.2.2 Démarrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.2.3 Les aimants permanents ([10], chap.16 et chap.4, Ÿ4.2, [11], Synchronous Motor Design, [1], Ÿ3.3.1) . . . . . . . . . . . 135 3.3 Mise au point sur la terminologie : moteurs DC brushless et AC brushless ([10], Ÿ1.1, [1], Ÿ13.6.2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.3.2 Moteur à courant continu sans collecteur ([9], chap.5) . . . 137 3.3.3 Structure du moteur à courant continu sans collecteur . . . 141 3.3.4 Contrôle du couple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.3.5 Distributions magnétiques du bobinage statorique et de l'aimant permanent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.3.6 Conclusion sur la machine DC brushless . . . . . . . . . . 147 3.4 Moteur synchrone auto-commuté ([9], chap.5, [10], chap.6) . . . . 149 3.5 Modélisation mathématique de la machine synchrone auto-commutée ("AC brushless") . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.5.2 Equations de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3.5.3 Couple électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.5.4 Déphasage entre le courant et la FEM . . . . . . . . . . . 167 3.6 Alimentation par convertisseur de fréquence ([7]) . . . . . . . . . . 169 3.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 3.6.2 Le convertisseur de fréquence à circuit intermédiaire de ten- sion continue ([7], chap.3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 v.1.11 4 MEE \cours_er.tex\12 novembre 2006 HEIG-Vd Entraînements réglés (MET2) 3.6.3 Calcul des tensions de phases en fonction des tensions de branche . . . uploads/Industriel/ cours-er.pdf

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• Publié le Mar 11, 2022
• Catégorie Industry / Industr...
• Langue French
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