Composant : Le Moteur à courant continu

TSMCC

Composant :

Le Moteur à courant continu

Composant :

Le Moteur à courant continu

Sommaire

• Fonctionnel

• Fonctionnement

• Description interne

• Mécanique...

• Les relations

• L’excitation

• Bilan de puissance

• Caractéristiques

• Exemple de MCC

• Moteur / Génératrice

• Commande

• Commande par pont

TSMCC

TS

Fonctionnel

MCC

CONVERTIONELECTRIQUE

MECANIQUE


MECANIQUE

EnergieElectrique

Rotation

GND

0 164 8 12

- +

0 164 8 12

- +

GND

0 164 8 12

- +

0 164 8 12

- +MCC12 V

TS

Fonctionnel

MCC


MECANIQUE


MECANIQUE

EnergieElectrique

Rotation

S

TS

Fonctionnement

MCC

N

SSSSSS

TS

Fonctionnement

MCC

N

S

TS

Fonctionnement

MCC

N

S

Alimentation

I

F

F

TS

Fonctionnement

MCC

Alimentation

N

S

I

F

F

Frottemententre balaiset collecteur

TS

Description interne

MCC

N S

Stator

Stator

Enroulements d’inducteurSi le moteur est à aimant permanent, ces enroulements n’existent pas.

Rotor

Enroulements d’induit

Description interne

MCC

N S

TS

SN

Description interne

MCC TS

Description interne

MCC TS

Parties tournantes :

Mécanique...

MCC TS

(rd/s) = n (tr/mn) 60

π2Vitesse de rotation :Vitesse de rotation :

Moments de force :Moments de force :

Puissance :Puissance :

Putile (en Watt) = T (en N.m) (rd/s)

A l’équilibre, M1 = M2 |F1| = |F2| OA'

OB'

BB

F1

F2A

OA’ B’B’

Si flux constant : K = K

E = K

T = K I

Les relations

MCC TS

fem : fem :

E = K Vitesse

Flux

E (V)

Couple : Couple : T = K ID’où : T = E I

Les relations

MCC TS

Côté électrique :Côté électrique :

N

S

L RU

I

Alimentation

I

EF

F

Les relations

MCC TS


Côté mécanique :Côté mécanique :

JdtΩ(t)d

= T(t)T(t) = TM(t) - TR(t)

J T

U

IL R

EU

I

u(t) =e(t) + R.i(t) + L dt

i(t)d

Les relations

MCC TS

En régime permanent :

dtd = 0

Les relations

MCC TS

RUconstant

I

EU = E + R.I

Côté mécanique :Côté mécanique :

JdtΩ(t)d

= 0 = T(t)TM(t) = TR(t)

constant

J T


L’excitation

MCC TS

Soit à aimant permanent

N SFlux constant :K = K E = K T = K I

Soit à excitation indépendante :

Flux constant si Ie constant :K = K E = K T = K I

Soit à excitation série :

U

R

E

r

Inducteur

Induit

I

U = (r + R) I + E

E = K (I)

T = K (I) I

R.I²

Pje

EI

Pm et Pf

Pu

TS

Bilan de puissance

MCC

U.IInduit

Ue.IeInducteur

EIPuissance

électromagnétique utile

Tu.Puissance

utile

Puissance à fournir =

PfourniePutile

= UIPje +

Ω.Tu

I0

0 A videA vide

TS

Caractéristiques

MCC

In

n En chargeEn charge

I = f(I)

Td

Au démarrageAu démarrage

Point de fonctionnementPoint de fonctionnement

0

Tr,constant

p

Tp

T

Charge

MoteurT = f()

Pour le fonctionnement nominal(en charge nominale) : La tension nominale d’alimentation La vitesse nominale n Le couple nominal Le courant nominal

Pour un fonctionnement à vide : Le courant à vide La vitesse à vide

Pour le démarrage : Le couple minimal de démarrage Le courant maximal supportable

Ils précisent aussi : La résistance d’induit La valeur de l’inductance d’induit Le moment d’inertie du rotor La constante de couple (K)

TS

Exemple de MCC

2

2722

5,6

Type de Moteur MK72 320 MK72 360Tension nominale 5,5 V 7,5 VVitesse à vide 3000 tr/mn 3200 tr/mnVitesse en charge nom. 2400 tr/mn 2400 tr/mnCouple de démarrage min. 4,1 mNm 4,4 mNmCouple minimal 1 mNm 1,3 mNmCourant à vide maximal 34 mA 27 mACourant en charge 71à 100 mA 69 à 98 mA

Tension induite (fem/tr/mn)(mV/tr/mn)

1,53 à 1,98 1,91 à 2,45

Résistance du rotor 16 25,6 Inductance du rotor 16 mH 27 mHMoment d’inertie 9 gcm2 9 gcm2

Constante de tempsmécanique

34 ms 34 ms

Force radiale max. 2,5 N 2,5 NTension maximale 8 V 14 VCouple maximale 2 mNm 2 mNmCourant maximal 150 mA 120 mAVitesse maximale 4200 tr/mn 4200 tr/mn

MCC

0

N

0 TS

Exemple de MCC

L REU

I

Tr,

p

T

I

I0 IN

TpJ

MCC

Type de Moteur MK72 320 MK72 360Tension nominale 5,5 V 7,5 VVitesse à vide 3000 tr/mn 3200 tr/mnVitesse en charge nom. 2400 tr/mn 2400 tr/mnCouple de démarrage min. 4,1 mNm 4,4 mNmCouple minimal 1 mNm 1,3 mNmCourant à vide maximal 34 mA 27 mACourant en charge 71à 100 mA 69 à 98 mA

Tension induite (fem/tr/mn)(mV/tr/mn)

1,53 à 1,98 1,91 à 2,45

Résistance du rotor 16 25,6 Inductance du rotor 16 mH 27 mHMoment d’inertie 9 gcm2 9 gcm2

Constante de tempsmécanique

34 ms 34 ms

Force radiale max. 2,5 N 2,5 NTension maximale 8 V 14 VCouple maximale 2 mNm 2 mNmCourant maximal 150 mA 120 mAVitesse maximale 4200 tr/mn 4200 tr/mn

TS

Moteur / Génératrice

MCC

T = K.IT > 0

T = K.IT < 0

= K.E > 0

= K.E < 0

Quadrant 1 :Fonctionnement moteur

Quadrant 3 :Fonctionnement

moteur


génératrice

Quadrant 2 :Fonctionnement génératrice

U> 0

I

U> 0

I

U< 0

U< 0

I

I

TS

Commande

MCC

M

Valim

IdéeIdée SolutionSolution

M

Valim

RbVe

TS

Commande

MCC

M

Valim

Rb

Ve

Vce

IM

100 V

Ve

IM

Vce

t

t

t

TS

Commande

MCC

SolutionSolution

M

Valim

Rb

Ve

Ve

Vce

IM

Id

Id

t

t

t

t

IM

Vce

TS

Commande

MCC

M

Valim

Rb

Ve

UM

t

UM

Ve

Tt0

Valim - VCEsat

VF

TS

Commande

MCC

Valim

Rb

Ve

UM

t

VM

E = <UM> + <UR> + <UL>

Ve

Tt0

E <UM>E = Valim.t0 / T E = Valim.

Valim

On peut faire donc faire varier la vitesse du moteur ( = E/ K ) enfaisant varier le rapport cyclique

ME

UM M

TS

Commande

MCC

Ve t

t

tIC

Vce

Valim

Rb

Ve

M

IC

Vce

!Vérifier

Puissance,Température

TS

Commande

MCC

Commentinverser le

sens derotation ?

Valim

Rb

Ve

IC

Vce

Tourner le

moteur !

MM

MM

Problème : Obligation de modifier le montage

TS

Commande par pont

MCC

T = K.IT > 0

T = K.IT < 0

= K.E > 0

= K.E < 0



moteur

E

I

E

I

Vcc

M

UM

I

TS

Commande par pont

MCC

T = K.IT > 0

T = K.IT < 0

= K.E > 0

= K.E < 0



moteur

E

I

E

I

Vcc

M

TS

Commande par pont

MCC

Vcc

M

Réalisation

UM

I

TS

Commande par pont

MCC

Vcc

M

TS

Commande par pont

MCC

Vcc

M

Rm.IM

Mesure du courant :

Mesurede

courant

Mesurede

courant

Rm.IM

IM

Comparaison

Rm.IM > Umax ?

Comparaison

Rm.IM > Umax ?

Rm.IM Umax

Mise à l’arrêt dumoteur

si Rm.IM > Umax

Mise à l’arrêt dumoteur

si Rm.IM > Umax

TS

Commande par pont

MCC

_

+

_

+

_

+

_

+

Ref.

CO

1,5 nFRO

15 k

VR=8V

Rs1 Rs2

T1

T2

T3

T4

Comp.ALI 1

ALI 2

OTAL 292

Ve

VccC

47 nFR

22 k

6

7 9 5 3 2 14

115

11 10 8

Oscill.

M

Composant decommande

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