Contrôleur de vitesse pour moteur à courant continu
Un moteur à courant continu (CC) est une machine très ancienne, mais ses applications sont devenues plus importantes et développées ces dernières années. Cet article décrit une nouvelle méthode de contrôle de la vitesse d’un moteur à courant continu basée sur le contrôle de la tension d’induit, le contrôle de la résistance d’induit et le contrôle de l’excitation du champ avec des moteurs à flux constant en shunt et en série. La proposition permet d’améliorer le résultat expérimental, et les résultats de simulation ont la même réponse avec une erreur attendue. Cette erreur est due à la chute de tension et aux pertes rotationnelles. Le contrôle de la tension de l’induit est la meilleure méthode et la plus économique ; la méthode la moins chère est le contrôle de la résistance de l’induit, mais elle est coûteuse et moins polyvalente. L’évaluation de l’efficacité de la nouvelle méthode a confirmé les résultats des calculs. Mots clés : Machine à courant continu, Drivers, Contrôle de vitesse, Moteur à flux constant. DOI：https://doi.org/10.35741/issn.0258-2724.54.4.25
AGUNG, I.R., HUDA, S. et WIJAYA, I. A. (2014) Contrôle de vitesse pour un moteur à courant continu avec la méthode de modulation de largeur d’impulsion (PWM) en utilisant une télécommande infrarouge basée sur le microcontrôleur ATmega16. Actes de la conférence internationale sur la technologie verte intelligente dans les systèmes électriques et d’information, pp. 108-112. DOI: 10.1109/ICSGTEIS.2014.7038740
Contrôle de la vitesse d’un moteur à courant continu sans capteur
La vitesse, le couple, la puissance et la tension sont tous des éléments importants à prendre en compte lors du choix d’un moteur. Dans ce blog en deux parties, nous allons nous plonger dans les spécificités des vitesses des moteurs. Dans la première partie, nous verrons comment la vitesse diffère selon les types de moteurs, et dans la deuxième partie, nous verrons quand il faut envisager d’ajouter un réducteur à l’application.
Les moteurs à courant alternatif sont uniques car ils sont construits pour fonctionner à des vitesses spécifiques, indépendamment de leur conception ou de leur fabricant. La vitesse d’un moteur CA dépend du nombre de pôles qu’il possède et de la fréquence de l’alimentation électrique, et non de sa tension. Les moteurs à courant alternatif courants sont construits avec deux ou quatre pôles. Un champ magnétique est créé dans les pôles du stator et induit des champs magnétiques dans le rotor qui suivent la fréquence du champ magnétique changeant dans le stator. Les moteurs à courant alternatif à deux pôles fonctionnant à 60 Hz tourneront toujours à environ 3600 tr/min, et les moteurs à courant alternatif à quatre pôles auront une vitesse d’environ 1800 tr/min.
Gardez à l’esprit que la vitesse d’un moteur à courant alternatif ne correspondra pas à ces chiffres exacts – et sera même légèrement inférieure – car un certain glissement doit être présent pour que le moteur produise un couple. Le rotor tourne toujours plus lentement que le champ magnétique du stator et joue constamment à le rattraper. C’est ce qui produit le couple nécessaire au fonctionnement d’un moteur à courant alternatif. La différence entre les vitesses synchrones du stator (3600 et 1800 tr/min) et la vitesse de fonctionnement réelle est appelée glissement. (Pour plus d’informations sur le glissement, consultez notre blog Moteurs synchrones et à induction : Découvrir la différence).
Contrôleur de moteur à courant continu
Un moteur à courant continu est utilisé pour convertir l’énergie électrique à courant continu (CC) en énergie mécanique sur la base des forces produites par le(s) champ(s) magnétique(s). La sortie du moteur est une puissance mécanique en termes de rotation (vitesse) de l’arbre.
En faisant varier la résistance de l’induit, le courant et la tension de l’induit varient. Si la valeur de la résistance externe augmente, la tension aux bornes de l’induit et le courant de l’enroulement de l’induit sont réduits. Et la vitesse sera réduite.
Ici, la résistance externe est connectée en série avec l’induit. Par conséquent, le courant de pleine charge circule à travers la résistance externe. Elle est donc conçue pour transporter le courant de charge complet en continu.
Dans cette méthode, une résistance externe est ajoutée au circuit de l’induit. L’enroulement d’excitation est directement connecté à l’alimentation. Par conséquent, le courant d’excitation reste le même. Et aussi, le flux restera le même si la résistance externe varie.
D’après l’équation de la vitesse, le courant d’induit est proportionnel à la vitesse du moteur. Si la valeur de la résistance externe augmente, le courant d’induit diminue. Par conséquent, la vitesse diminue.
Moteur à courant continu avec contrôle du courant
Les moteurs à balais ont été la première application commercialement importante de l’énergie électrique pour entraîner l’énergie mécanique. Les systèmes de distribution de courant continu ont été utilisés pendant plus de 100 ans pour faire fonctionner les moteurs dans les bâtiments commerciaux et industriels. La vitesse des moteurs à courant continu à balais peut être modifiée en changeant la tension de fonctionnement ou l’intensité du champ magnétique. En fonction des connexions du champ à l’alimentation électrique, les caractéristiques de vitesse et de couple d’un moteur à balais peuvent être modifiées pour fournir une vitesse constante ou une vitesse inversement proportionnelle à la charge mécanique. Les moteurs à balais continuent d’être utilisés pour la propulsion électrique, les grues, les machines à papier et les laminoirs à acier. Comme les balais s’usent et doivent être remplacés, les moteurs à courant continu sans balais utilisant des dispositifs électroniques de puissance ont supplanté les moteurs à balais dans de nombreuses applications.
Rotation d’un moteur à courant continuUn moteur électrique à courant continu simple. Lorsque la bobine est alimentée, un champ magnétique est généré autour de l’armature. Le côté gauche de l’armature est repoussé de l’aimant gauche et attiré vers le droit, ce qui entraîne une rotation.L’armature continue à tourner.Lorsque l’armature est alignée horizontalement, le couple devient nul. À ce moment-là, le collecteur inverse le sens du courant dans la bobine, ce qui inverse le champ magnétique et le processus se répète.