FONCTION DISTRIBUER 1
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a- Modification de la vitesse de rotation d’un moteur à courant continu :
La vitesse de rotation d’un moteur à courant continu est proportionnelle à la tension d’alimentation aux bornes du moteur cc.
Pour faire varier la tension moyenne aux bornes du moteur cc, on alimente le moteur avec une créneaux. Le hacheur provoque la variation de la valeur moyenne de la tention par découpage temporel. Exemple : Calculer la tension moynne des deux signaux.
La période du signal étant petite (généralement inférieure à 15 ms), le moteur tourne sans saccade grâce à l’inertie de son rotor.
Le contrôle de la durée des périodes passées à la tension maximale par rapport au temps passé sans application de tension (Um = 0 V) est appelée Modulation par Largeur d’Inmpulsion (MLI).
Le MLI est caractérisé par le rapport cyclique noté ‘’ ∝ ’’
- Si tH = 0, alors ∝ = 0 et la tension moyenne de sortie est nulle.
- Si tH = T, alors ∝ = 1 et la tension moyenne de sortie est égale à Vcc. - Pour calculer la tension moyenne, on utilise la formule suivante :
Réalisation technique du hacheur :
Pour pouvoir hacher la tension d’alimentation, on utilise des transistors de puissance. Ils se comporte comme des interrupteurs pilotés électriquement.
Lorsque Ve = 0 V, le transistor se comporte comme un interrupteur ouvert.
Lorsque l’on applique une tension Ve, le transistor se comporte comme un interrupteur fermé.
t
H T
t
HS
T T
cc
moy cc
V =<V >= = V = V
Avec : - tH : La durée à l’état haut d’un signal.
- T : La période du signal.
Lorsque le transistor passe de l’état saturé Ve ≠ 0 à l’état ploqué Ve = 0, le moteur continu à tourner sous l’effet de l'inertie, il se comporte comme une génératrice.
Pour éviter d'avoir des courants dans les transistors on monte les DRL ce qui protège le transistor.
DDSe+
1S -
s V
ccTTTSen+ V
ccTTT2D
2
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Fonctionnement de DRL :
Lorsqu'on pilote une inductance par un interrupteur T ou un transistor (qui marche en TOR, comme un interrupteur), du courant passe dedans . Et à l'ouverture de l’interrupteur, les étincelles (surtension dangereuse apparait) ce qui endommagera ; détruira l’interrupteur T ou le transistor .
La Diode de Roue Libre DRL se connecte en parallèle d'une charge inductive pour assurer la continuité du courant électrique dans l'inductance .
Il faut que le courant puisse continuer à circuler dans la bobine , afin d’éliminer les étincelles (surtension dangereuse) pour protéger l’interrupteur T ou le transistor.
1 2
3
4
Rappels :
Le moteur cc se comporte comme une résistance ‘’r’’
en série avec un générateur de tension ‘’E’’.
- I : Courant consommé par le moteur (A) ; - U : Tension d’alimentation du moteur (V) ;
- E : Force électromotrice (f.e.m) (V) ; - r : Résistance interne du bobinage (induit) ().
Dans un moteur à courant continu (cas récepteur) :
- La tension E (fem) est proportionnelle à la fréquence de rotation N en tr/min.
Avec : ke : Constante de vitesse (V/tr.min-1).
- Le courant consommé par le moteur est directement lié au couple résistant sur l'arbre.
Avec : kc : Constante de couple (N.m/A).
Comportement au démarrage : U = E + r.I (équation toujours vraie) Au démarrage, la vitesse de rotation est nulle (N = 0) donc E = 0 . Le courant de démarrage vaut donc : Alors :
Le courant peut-être très important au démarrage et détruire les contacts collecteur-balai : il faut donc limiter ce courant Id : utilisation de démarreur ; variateurs de vitesses).
Le couple de démarrage est aussi très important et pas forcément supporté par les organes mécaniques ...
c
C = k I
e
E = U - r I = k N
d d
C = k' I = k' U
d
r I = U
r
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b- Changement du sens de rotation d’un moteur à courant continu :
I- GÉNÉRALITÉS :
La machine à courant continu est constituée de deux parties :
- Une partie fixe, le stator, qui crée le champ magnétique ; c'est l'inducteur. Cet inducteur peut-être constitué d'aimants permanents ou d'une bobine alimentée par un courant continu.
- Une partie mobile, le rotor, qui est l'induit de la machine. Le rotor de la machine est constitué de conducteur et lorsque le rotor tourne, il se crée aux bornes de l'ensemble des conducteurs une tenson induite E.
Pour faire fonctionner une machine à courant continu, on peut brancher l'inducteur en série avec l'induit : on parle alors de machine série. Si l'inducteur est alimenté de façon séparée par rapport à l'induit, on parle de machine à excitation indépendante.
La machine à courant continu est une machine réversible. Elle peut fonctionner soit en génératrice, soit en moteur.
c- Bilan énergétique et rendement d’un moteur à courant continu:
Le moteur absorbe la puissance électrique Pa = U.I + u.i
(Si le moteur est à aimant permanent u.i = 0) Le sens de rotation du moteur cc est imposé par la polarité de la tension d’alimentation.
Pour inverser le sens de rotation du moteur cc, il faut être capable d’inverser la polarité de sa tension d’alimentation.
C’est le rôle du pont de transistors : (hacheur 4 quadrants ; pont en H).
Principe général :
4 transistors, symbolisés ici par des interrupteurs T1, T2, T3 et T4, sont montés en pont et permettent de commander le sens
de rotation du moteur.
Pour des raisons de simplicité la DLR n’est pas représentée.
Lorsque T1 et T4 sont fermés (saturés), le moteur tourne dans un sens (sens 1).
Lorsque T2 et T3 sont fermés (saturés), le moteur va tourner dans l'autre sens (sens 2).
Pem = E.I = Cem.ω : la puissance électromagnétique (W) ; Pu = Cu.ω : la puissance utile (W);
Pje = r.i2 : les pertes joules à l'inducteur (W);
Pj = R.I2 : les pertes joules à l'induit (W) ; Pfer : les pertes ferromagnétiques (W) ; Pméca : les pertes mécaniques (W) ; E : la f.é.m. (V) ;
Cem : le couple électromagnétique (N.m) ; Cu : le couple utile (N.m) ;
ω : la vitesse de rotation (rad/s) ; R : la résistance d'induit (Ω) ; r : la résistance d'inducteur (Ω).
