Actionneurs lectriques1. Introduction

Master Spcialis 1Mcatronique

Facult des Sciences de TtouanFvrier-Juin 2014

Jaouad Diouri

Projet du coursContenuCircuits magntiques , transformateurs, puissance , triphas, principes et caractristiques des moteurs (continus, alternatifs, pas pas, moteursspciaux), rgime statique et rgime dynamique. Rgulation, entranement, freinage, asservissement.Mthodologie : Rsolution de problmes (sances de TD), cours remis et prpar en spar.Exposs d'tudiants en guise de TPvaluation continue (Tests et participation en classe, prsence)Rfrences :Electrotechnique, Thodore WildiElectrotechnique, nortions de base, Luc LasneManuel de gnie lectrique, (groupe dauteurs), Dunod, Col Sciences SupExercices et problmes dlectrotechnique, Luc Lasne, Col Sciences SupAide mmoire lectrotechnqiue, Pierre May, usine nouvelleMachines lectriques, cours et problmes Claude ChevasseauElectric Machines and Electromechanics, ShaumCollection Techniques dingnieurs

Dfinition et contexte

Actionneur = organe produisant une actionContexte de la mcatronique :

Robotique : organes dune chane de contrle assurant une fonction mcanique (conversion dnergie lectrique en nergie mcanique)Domestique : domotique (automatismes appliqus au btiment : alarmes, lves rideaux..), industrie automobileAronautique et militaireTraitement de linformation : entranement, asservissement de position, (ttes de lecture, impression, dplacement)

Domaines des puissances

Rf. Bernard MULTON, Hamid BEN AHMED, Nicolas BERNARD, Pierre-Emmanuel CAVAREC, Les moteurs lectriques pour les applications de grande srie (web)

Liens utiles

Tous les fabricants :http://www.directindustry.fr/cat/moteurs-moto-reducteurs-controle-moteur-D.htmlGroupe industrielhttp://www.givoyer.com/moteurs.htmlRecherche par item (entreprises, produits, annonces)http://equipement-electrique-electronique.europages.fr/annuaire-entreprises/did-14/hc-14530/Moteurs-electriques-et-pieces.html

http://www.directindustry.fr/cat/moteurs-moto-reducteurs-controle-moteur-D.htmlhttp://www.directindustry.fr/cat/moteurs-moto-reducteurs-controle-moteur-D.htmlhttp://www.givoyer.com/moteurs.htmlhttp://equipement-electrique-electronique.europages.fr/annuaire-entreprises/did-14/hc-14530/Moteurs-electriques-et-pieces.htmlhttp://equipement-electrique-electronique.europages.fr/annuaire-entreprises/did-14/hc-14530/Moteurs-electriques-et-pieces.htmlhttp://equipement-electrique-electronique.europages.fr/annuaire-entreprises/did-14/hc-14530/Moteurs-electriques-et-pieces.htmlhttp://equipement-electrique-electronique.europages.fr/annuaire-entreprises/did-14/hc-14530/Moteurs-electriques-et-pieces.html

Principes gnraux

Interactions entre champs magntiques Interaction entre champ magntique

(pices polaires) et courant lectrique (enroulements)

Canalisation des lignes de champ par des circuits magntiques (fer)

Transmission du mouvement Circuit de commande Circuit de puissance

Rf. Techniques de lingnieur, Petits moteurs lectriques D-3 720, page 15

Mesure de la distance

Exemple de systme intgrant des actionneurs lectriques

Voir vido

Lve vitre squentiel

Classificationdes moteurs

Rf. TI

D 3 720 page 3

Rappel et lois fondamentales

HmatriauBIldHC

)( ; . ==

Manifestations du magntisme : forces des aimants, interaction entre courants lectriques, action dun courant sur un aimant, boussole (Oersted, 1820). Tout mouvement de charges lectriques s'accompagne de l'apparition d'un champ de forces dites magntiques qui agissent distance mme dans le vide. Le champ magntique est donc de nature lectrique

Proprits :1. Conservation du flux travers une surface ferme 2. Lignes de champ : des courbes fermes3. Thorme dAmpre

RNIH

rIH torefil 2

; 2

==

Application au calcul des champs

Lois fondamentales

Inductance Inductance mutuelle

fm induite(Faraday, Lenz)

dtdIL

dtdN B == 1

Energie magntique

jji

ikij IIxLW =,

)(21

RidtdiLVab +=

[ ]30

2

J/m 2Bw =

Tension aux bornes :

Energie magntique dun systme dinductances :

Elle est emmagasine dans lunit de volume avec la densit (dans le vide):

En prsence de matire ?

Puissance consomme :

le signe de (et donc de P) dpend du sens de la variation du courant !

dtdiLiiV=P abL =

abV

Actions mises en jeu : kx

WA

=

xk est le degr de libert du systme, A (Force ou couple selon le cas)

Etablissement et rupture du courant dans une inductance

)1(0 t

eII

=

RuptureEtablissement

t

eII

= 0

UdtdiLRi =+ 0=+ dt

diLRi

Inconvnient : arc lectrique louverture des circuits inductifs.

Remdes : Interrupteur actionn : forte tension (dI/dtgrand) donc arc et usure des contacts. Lnergie emmagasine dans la bobine est dissipe (Joule) dans larc.

Dtermination graphique du courant dans une inductance

Mthode des Volts. Secondes

= LVdtI

Il suffit de compter les surfaces algbriquement.

Ici, on a suppos :

A1+A2=A3+A4

Magntisme dans la matire

La fm. induite dans une inductance en prsence de noyau de fer est plus grande que sans noyau :

0BBfer rferBB

=0

M+B=B 0

0

HB

00 = H

Champ dexcitation magntique

M

Aimantation de la matire =S

SdB 0.

Matriau linaire isotrope

r Trs grand dans les matriaux ferromagntiques

Matriaux ferromagntiques

Matriau dur : Cycle large, aimants

Matriau doux : cycle troit

Applications

Aimants Tles de Transformateurs

Energies magntiques en prsence de matirenergie magntisante : nergie ncessaire pour produire B dans un matriau. Dans lunit de volume :

Energie stockable dans un milieu de permabilit(Si le matriau est linaire, loin de la saturation)

Pertes par Hystrsis :f frquence

Pertes par courants de Foucault : effet Joule des courants induits (champ sinusodal) :

=B

m HdBe0

2

21 Bem =

fBP mh .2=

22.. efB=P 2mf

Circuit feuillet dans les transformateursftBB m 2sin=

e= paisseur

Impossible d'afficher l'image. Votre ordinateur manque peut-tre de mmoire pour ouvrir l'image ou l'image est endommage. Redmarrez l'ordinateur, puis ouvrez nouveau le fichier. Si le x rouge est toujours affich, vous devrez peut-tre supprimer l'image avant de la rinsrer.

Exploitation des courants de FoucaultFreinage et entranement par courants de Foucault. La vitesse de rotation du disque mtallique diminue lorsque llectroaimant est sous tension : les courants qui prennent naissance sopposent la cause (rotation). Freinage des camions et trains aux grandes vitesses.

Inversement, si le disque est immobile et laimant tourne, les courants induits prennent naissance et sont soumis la force de Laplace qui fait tourner le disque dans le mme sens. Transmission de mouvement sans frottement mcanique

Four induction : Pices mtalliques dans un champ magntique de haute frquence. Mtallurgie.

Inconvnients : chauffement des transfo et des installations lectriques.

Frein courants de Foucault sur un train rapide japonais

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_de_Foucault

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_de_Foucault

Actionneurs lectriques1. IntroductionProjet du coursDfinition et contexteDomaines des puissancesLiens utilesPrincipes gnrauxDiapositive numro 7Lve vitre squentiel Classificationdes moteursRappel et lois fondamentalesLois fondamentalesEnergie magntiqueEtablissement et rupture du courant dans une inductanceDtermination graphique du courant dans une inductanceMagntisme dans la matireMatriaux ferromagntiquesApplicationsEnergies magntiques en prsence de matireExploitation des courants de Foucault