Bernard Schneider Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud CH-1
Bernard Schneider Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud CH-1400 Yverdon-les-Bains Entra Entraî înements nements é électriques lectriques Architecture de commande MI 2 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Table des matières Types d’entraînements entraînements non électriques moteurs DC, synchrones, asynchrones, autres réducteurs Considérations de puissance et d’énergie bus DC, résistance de freinage profils de mouvements Choix d’un moteur électrique régime continu régime impulsionnel 1 3 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Entraînements non électriques 2 Types d’entraînements entraînements non électriques moteurs DC, synchrones, asynchrones, autres réducteurs Considérations de puissance et d’énergie bus DC, résistance de freinage profils de mouvements Choix d’un moteur électrique régime continu régime impulsionnel 4 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Entraînements non électriques 2 Domaines de prédilection des actionneurs vitesse force BSR20041216_A.des hydraulique électrique pneumatique 5 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Entraînements non électriques 2 Actionneurs pneumatiques mouvements linéaires (vérin) ou rotatifs généralement tout-ou-rien avantages prix avantageux pour mouvements linéaires convient aux milieux hostiles inconvénients que 2 positions possibles temps de réponse ~ 20 ms nécessite un compresseur (~6 bar) bruit parfois gênant 6 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Entraînements non électriques 2 Actionneurs hydrauliques mouvements linéaires (vérin) ou rotatifs contrôlés ou réglés en position avantages densité d’énergie (→40 MJ/m3) très grandes forces possibles (vérins) inconvénients prix généralement élevé régulation non linéaire nécessite une pompe (→400 bar) l’huile utilisée doit être récupérée fuites d’huile inévitables temps de réponse ~2 ms risque d’incendie ou d’explosion 7 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Entraînements non électriques 2 Motorisation électrique mouvements (en général) rotatifs ~500 à ~6’000 rpm tout-ou-rien, réglés, etc. avantages nombreux fournisseurs grand choix en fonction de l’utilisation technologies, puissance Æ 100 MW et + faible temps de réponse ~0,1 ms peu de problèmes d’usure mise en œuvre facile inconvénients réducteur souvent indispensable 8 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Types d’entraînements entraînements non électriques moteurs DC, synchrones, asynchrones, autres réducteurs Considérations de puissance et d’énergie bus DC, résistance de freinage profils de mouvements Choix d’un moteur électrique régime continu régime impulsionnel 9 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Inventé en 1836 longtemps seul moteur électrique disponible gamme de puissance de 0,1 W à 4 MW Utilisations petits moteurs et servomoteurs (<100 W) appareils ménager et outils portables (variante moteur série, jusqu’à ~500 W) entraînements à vitesse variable (~200 kW à ~4 MW) dynamos 10 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Un moteur à courant continu comporte le stator partie fixe constitué d’aimants ou d’ électroaimants crée le champ magnétique c’est l’excitation le rotor partie mobile entraînant l’arbre comporte des spires en fil de cuivre est parcouru par le courant d’induit le collecteur = élément d’usure assure la transmission du courant au rotor commute le courant en relation avec l’angle de rotation 11 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Production du couple la spire est parcourue par le courant d’induit elle est placée dans un champ d’induction loi de Laplace (2ème principe de l’électromagnétisme) cette force produit un couple qui fait tourner le moteur ( ) ( ) ( ) l B t i t F a ⋅ ∧ = ( ) t ia B ( ) t Tem 12 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Production du couple rôle du collecteur le couple produit dépend de la position angulaire du rotor (~sinusoïde) le collecteur inverse le sens du courant dans la spire lorsque le sinus change de signe … sinon, la spire ne tournerait que d’un demi tour au maximum 0 90 180 270 360 13 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Production du couple 1 spire et 2 lames de collecteur le couple est modulé comme une sinusoïde redressée 2 spires et 4 lames de collecteur l’ondulation de couple est moins forte 0 90 180 270 360 0 90 180 270 360 14 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Production du couple avec plus de spires et de lames l’ondulation devient négligeable couple électromagnétique est la constante de couple c’est un paramètre constructif du moteur sa valeur dépend de l’intensité du champ magnétique B ) ( ) ( t i k t T a T em ⋅ = T k 15 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Équation « cinématique » du moteur DC couple résistant dépend de la charge du moteur et des frottements la différence entre et n’est pas forcément nulle elle provoque une accélération (loi de Newton pour des masses en rotation) inertie entraînée (moteur + charge) s’il y a un réducteur, attention à « ramener » au moteur ch m tot J J J + = ) (t Trés ) ( ) ( ) ( ) ( t J t T t T t T tot rés em acc α ⋅ = − = ch J ) (t Trés ) (t Tem 16 ARC / MI - Entraînements 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 Moteurs DC 3 Tension induite dans un moteur DC loi de Faraday (3ème principe de l’électromagnétisme) le flux qui traverse la spire varie lorsque la spire tourne la variation de flux crée une tension induite la variation de flux est donc proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor cette tension s’oppose à la cause qui provoque la variation de flux ( ) ( ) dt t d t ui Φ = ) (t ω 17 ARC / MI - 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Licence et utilisation
Gratuit pour un usage personnel Attribution requise- Détails
- Publié le Dec 09, 2021
- Catégorie Sports
- Langue French
- Taille du fichier 2.8023MB