Guide de choix moteur
1. Introduction
Comme vous le savez probablement déjà, il existe plusieurs types de moteurs électriques et donc plusieurs technologies sont disponibles pour faire varier la vitesse d’un moteur. Ce dossier a pour but de les décrire et de vous aider à différencier les différentes solutions qui existent aujourd’hui et plus particulièrement, celles les plus couramment utilisées. A savoir les moteurs à courant continu, les moteurs à courant alternatifs asynchrones (autrement dit parfois à induction) et enfin les moteurs brushless.
On peut souligner qu’une grande partie des applications peut être réalisée par plus d’une technologie moteur, et le choix sera guidé également par les préférences du constructeur ou par l’exigence de compatibilité avec les équipements existants. Mais nous nous proposons dans la section suivante de guider votre choix suivant les principaux critères généraux distinctifs d’une application.
2. Tableau de comparaison
Moteurs Asynchrone Courant continu Brushless
Variateur* B.O.
V/F
B.O.
vectoriel B.F. B.O. B.F. B.O. B.F.
Régulation de
vitesse 1-5% 0.1-0.5% 0.01-0.05% 2-3% 0.01-1% ≥1% 0.01-1%
Réponse en vitesse 1-2Hz 1-10Hz 20-100Hz 10-20Hz 0.5-2Hz Up to
20Hz 300Hz Régulation de
couple 10-20% 2-10% 0.5-1% 2-5% 2-5% - 10-30%
Réponse en couple 5-10Hz 75-200Hz 200-1000Hz 10-20Hz 20-100Hz -
Contrôle de position Non Non Oui Non Non Non Oui
Robuste Oui Peu Oui
Encombrement Moyen Encombrant Compact
Maintenance Pas de maintenance Maintenance
périodique Pas de maintenance
Rendement Moyen Moyen Très bon Très bon
Coût moteur Bas Moyen Moyen Elevé
Coût variateur Bas Bas Bas Elevé
Inertie Elevée Elevée Très faible
Ventilation forcée Nécessaire à basse vitesse Oui Non
(*) B.O. et B.F. pour respectivement boucle ouverte et boucle fermée
A noter que les performances peuvent varier fortement entre différents constructeurs de variateurs
• La régulation de vitesse dépend fortement du type de capteur de mesure utilisé.
• La régulation en boucle ouverte est dépendante du moteur utlisé.
• Les temps de réponse sont rarement indiqués et peuvent induire en erreur.
3. Exemple d’application
Nous allons prendre une application et déterminer la motorisation la plus adaptée en visualisant sur le tableau des caractéristiques les possibilités et choix les plus adaptés.
Prenons le cas d’un convoyeur, en effet ce type de système est utilisé couramment dans l’industrie.
Un convoyeur va permettre le transport de produits d’un point à un autre. Un convoyeur peut également être constitué de plusieurs séries de motorisations dans le cas de très longues distances à parcourir.
Les besoins du constructeur de l’application sont les suivants : 1. Régulation simple en vitesse sur une large plage de vitesse.
2. Motorisation très compacte.
3. Plusieurs motorisations sont nécessaires, aussi nous recherchons à réaliser des économies d’énergie.
4. Des contraintes de coûts s’imposent également dans un marché très concurrentiel.
En surlignant le tableau des performances, nous nous apercevons qu’au départ tous les types de technologies peuvent correspondre à l’application. Mais rapidement, au fur et à mesure que les besoins se font plus précis, une technologie finit par faire la différence.
En effet nous voyons que la solution brushless sans capteur est la mieux adaptée aux besoins du client.
Moteurs Asynchrone Courant continu Brushless
Variateur* B.O.
V/F
B.O.
vectoriel B.F. B.O. B.F. B.O. B.F.
(1) Régulation de
vitesse 1-5% 0.1-0.5% 0.01-0.05% 2-3% 0.01-1% ≥1% 0.01-1%
Réponse en vitesse 1-2Hz 1-10Hz 20-100Hz 10-20Hz 0.5-2Hz Up to
20Hz 300Hz Régulation de
couple 10-20% 2-10% 0.5-1% 2-5% 2-5% - 10-30%
Réponse en couple 5-10Hz 75-200Hz 200-1000Hz 10-20Hz 20-100Hz -
Contrôle de position Non Non Oui Non Non Non Oui
Robuste Oui Peu Oui
(2) Encombrement Moyen Encombrant Compact
Maintenance Pas de maintenance Maintenance
périodique Pas de maintenance
(3) Rendement Moyen Moyen Très bon Très bon
(4) Coût moteur Bas Moyen Moyen Elevé
(4) Coût variateur Bas Bas Bas Elevé
Inertie Elevée Elevée Très faible
Ventilation forcée Nécessaire à basse vitesse Oui Non
Une autre possibilité existe pour faire le choix d’une technologie moteur la mieux adaptée aux besoins du constructeur :
Le diagramme de choix ci-dessous illustre les possibilités offertes en terme de technologies moteurs suivant les contraintes de l’application.
Le choix de la technologie découle naturellement des contraintes de l’application du client. En effet la solution servomoteur brushless en boucle ouverte (ou sans capteur) répond favorablement aux contraintes de l’application.
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