Comment contrôler la puissance dun moteur électrique?

Comment contrôler la puissance dun moteur électrique?

Système de contrôle du moteur

Les contrôleurs et les variateurs de moteur sont des dispositifs électriques ou électroniques qui régulent les sorties de vitesse, de couple et de position du moteur. Le variateur modifie l’alimentation du moteur pour obtenir la sortie souhaitée. Les circuits de commande sont généralement intégrés aux circuits d’entraînement en tant qu’unité autonome, ce qui explique que les termes “commande de moteur” et “contrôleur de moteur” soient souvent utilisés de manière interchangeable. Il existe quatre types fondamentaux de commandes et d’entraînements de moteurs :    AC, DC, servo et pas à pas, chacun ayant un type de puissance d’entrée modifié en fonction de la fonction de sortie souhaitée pour correspondre à une application.

Les contrôleurs et les commandes de moteurs à courant alternatif sont des dispositifs électroniques qui modifient la puissance d’entrée des moteurs en ajustant généralement la fréquence de l’alimentation du moteur dans le but de réguler la vitesse et le couple de sortie. Les spécifications clés comprennent l’application prévue, le mode de fonctionnement du variateur, le type de moteur, le type de variateur, la classification de la tension du système de boucle, la puissance nominale, l’interface de communication, ainsi que les spécifications électriques d’entrée et de sortie.

Circuit de puissance et circuit de commande pdf

Les contacts de verrouillage installés dans le circuit de commande du moteur de la section précédente fonctionnent bien, mais le moteur ne tourne que tant que chaque bouton-poussoir est maintenu enfoncé. Si nous voulions que le moteur continue à tourner même après que l’opérateur ait retiré sa main du ou des interrupteurs de commande, nous pourrions modifier le circuit de plusieurs façons : nous pourrions remplacer les interrupteurs à bouton-poussoir par des interrupteurs à bascule, ou nous pourrions ajouter une logique de relais supplémentaire pour “verrouiller” le circuit de commande avec un seul actionnement momentané de l’un ou l’autre des interrupteurs. Voyons comment la deuxième approche est mise en œuvre car elle est couramment utilisée dans l’industrie :

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Lorsque le bouton-poussoir “Forward” est actionné, M1 est mis sous tension, fermant le contact auxiliaire normalement ouvert en parallèle avec cet interrupteur. Lorsque le bouton-poussoir est relâché, le contact auxiliaire M1 fermé maintient le courant dans la bobine de M1, verrouillant ainsi le circuit “Forward” à l’état “on”. La même chose se produit lorsque l’on appuie sur le bouton-poussoir “Reverse”. Ces contacts auxiliaires parallèles sont parfois appelés contacts à sceller, le mot “sceller” ayant essentiellement la même signification que le mot “verrouillage”. Cependant, cela crée un nouveau problème : comment arrêter le moteur ! Dans l’état actuel du circuit, le moteur tourne en avant ou en arrière dès que l’on appuie sur le bouton-poussoir correspondant et il continue à tourner tant qu’il y a du courant. Pour arrêter l’un ou l’autre circuit (avant ou arrière), nous avons besoin d’un moyen pour l’opérateur d’interrompre l’alimentation des contacteurs du moteur. Nous appellerons ce nouvel interrupteur “Stop” :

Schéma du circuit de puissance et du circuit de commande

La popularité croissante du moteur à courant continu sans balais (BLDC) est due à l’utilisation de la commutation électronique. Celle-ci remplace la mécanique conventionnelle composée de balais frottant sur le collecteur pour mettre sous tension les enroulements de l’induit d’un moteur à courant continu.

La commutation électronique offre un meilleur rendement que les moteurs à courant continu classiques, avec des améliorations de 20 à 30 % pour des moteurs fonctionnant à la même vitesse et à la même charge. Comme l’Agence internationale de l’énergie rapporte que 40 % de l’électricité mondiale est utilisée pour alimenter des moteurs électriques, de tels gains d’efficacité deviennent incontournables.

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En outre, le moteur BLDC est plus durable. Il conserve ses hautes performances alors que le rendement et la puissance d’un moteur conventionnel équivalent diminuent en raison de l’usure, qui entraîne un mauvais contact des balais, la formation d’arcs entre les balais et le collecteur qui dissipe l’énergie, et la saleté qui compromet la conductivité électrique.

Un meilleur rendement permet aux moteurs BLDC d’être plus petits, plus légers et plus silencieux pour une puissance de sortie donnée, ce qui accroît leur popularité dans des secteurs tels que l’automobile, les produits blancs et le chauffage, la ventilation et la climatisation (HVAC). Parmi les autres avantages des moteurs BLDC, citons des caractéristiques de vitesse et de couple supérieures (à l’exception du couple au démarrage), une réponse plus dynamique, un fonctionnement silencieux et des plages de vitesse plus élevées.

Diagramme du circuit de commande du moteur pdf

Comme indiqué ci-dessus, le contrôle de la vitesse d’un moteur électrique à courant alternatif présente de nombreux avantages, notamment la réduction du bruit audible, l’efficacité énergétique et un meilleur contrôle de l’application du moteur. Bien qu’il s’agisse de dispositifs à vitesse constante, la vitesse des moteurs CA peut varier si la fréquence, la tension d’entrée ou les enroulements qui font tourner le moteur sont modifiés.

Un moyen courant et efficace de modifier la vitesse d’un moteur consiste à faire varier la fréquence en utilisant un onduleur comme source d’alimentation. Grâce aux progrès technologiques et à la baisse du coût des convertisseurs de puissance, cette option est fréquemment utilisée et populaire. Les méthodes consistant à réduire la tension des enroulements du moteur à l’aide de transformateurs, de résistances ou de prises d’enroulement du moteur sont également toujours utilisées.

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Si vous envisagez d’utiliser un variateur pour alimenter le moteur électrique à courant alternatif, il est important d’en choisir un qui puisse fournir non seulement la tension et le courant de fonctionnement du moteur, mais aussi le courant de démarrage. Utilisez la plage de variation de vitesse requise pour sélectionner la plage de fréquence que le variateur doit être capable de fournir. Les commandes du variateur peuvent être utilisées pour faire varier la fréquence fournie au moteur, et la vitesse du moteur variera alors en conséquence.