VARIATION DE VITESSE D'UN MOTEUR À COURANT CONTINU

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1 VARIATION DE VITESSE D'UN MOTEUR À COURANT CONTINU 1. Premier exemple La broche d or à commande nmériqe es mise en movemen par n moer capable de variaion de viesse. C'es n moer à coran conin alimené par n disposiif spécial qe nos allons édier Mise a poin L'expression viesse d moer es, en oe riger impropre, il fa parler de fréqence de roaion. Cee grander s'exprime en ors par seconde don l'nié es (s -1 ) e non (r/s). Dans cerains cas il es rès avanagex de l'exprimer en radians par seconde, on parle alors de plsaion de roaion. Cependan o le monde parle de viesse d moer e exprime cee grander en r/mn. Cela laisse prévoir des "crises de conversions" Nécessié de la variaion de viesse Dans le cas d'n or, o pls généralemen por n sinage par enlèvemen de maière, la viesse 1 de cope es n paramère imporan por la qalié de l'sinage. Cee viesse es ne consane qi dépend d ype de l'oil e de la nare d maéria siné. La broche d'ne machine-oil doi donc êre capable de variaion de fréqence de roaion. Conclsions : À chaqe diamère siné doi correspondre ne fréqence de roaion. Exercice : Exprimez la relaion qi, por n sinage par ornage, lie la viesse de cope à la fréqence de roaion exprimée en r/mn e a diamère de la pièce. On prendra les noaions sivanes : Vc viesse de cope, N fréqence de roaion de la broche e D diamère d cylindre siné. Qelle conséqence, sr la fréqence de roaion, pe-on en irer lorsqe l'sinage es n dressage? De là décole ne foncion imporane des ors à commande nmériqe modernes. 2. La variaion de viesse des ares ypes de moers L'élecroniqe de pissance perme de réaliser facilemen la variaion de viesse de os les ypes de moers élecriqes qelle qe soi lers pissances. Il n'es donc pas nécessaire de mere en œvre n moer à coran conin por disposer d'ne "viesse" variable. 3. Cahier des charges simplifié Il s'agi d'édier n disposiif de commande qi perme la variaion de viesse d'n moer à coran conin. Le sens de roaion es imposé e ojors le même. La consigne de viesse es réalisée manellemen par n poeniomère avec affichage de la viesse en r/mn. Prévoir la possibilié de faire foncionner le disposiif dans ne bocle de réglaion de viesse. Un disposiif microprogrammé n'es pas à exclre, dans ce cas la consigne pe êre donnée par des boons possoirs. 4. Analyse d sysème de variaion de viesse L'analyse es ne éape imporane de la concepion d'n obje echniqe. Il s'agi de décrire ce qe doi êre l'obje édié. L'analyse doi faire apparaîre les foncions e non les réalisaions echniqes. Des méhodes on éé développées afin d'assrer ne analyse rigorese, elles limien les errers e les oblis. La méhode SADT es de celles-là. Cee méhode es rès codifiée e ne consise pas selemen à racer des recangles e des flèches. 1 Ici, viesse es prise a sens propre c'es-à-dire la disance parcore par nié de emps. Variaion de viesse Page 1 sr 5 01/01/01

2 4.1. Le disposiif dans son environnemen Marche/Arrê Posiion d poeniomère de réglage Mere en roaion la broche e faire varier sa viesse Viesse variable de la broche Sorces d'énergie Moer de broche Elecroniqe de pissance 4.2. Commenaires sr cee première éape La grander d'enrée es la posiion d poeniomère. La grander de sorie éan la viesse variable de la broche. Les disposiifs physiqes qi permeen la réalisaion de cee foncion son : le moer, l'élecroniqe de pissance e les sorces d'énergie Les foncions principales Posiion d poeniomère Créer le signal de modlaion Signal modlan Modler l'énergie Energie Tension d'alimenaion d moer Viesse variable (Moer) Nos allons édier le généraer de signal de commande qi, à parir de la posiion d crser d poeniomère, crée le signal modlan. Cee ension commande le sos-ensemble de pissance afin de fornir a moer la ension d'alimenaion convenable. 5. Commenaires sr les blocs précédens 5.1. Le moer C'es n moer à coran conin Modler l'énergie Ce bloc perme d'alimener le moer en créan ne ension capable de faire varier sa viesse. La représenaion monre bien l'arrivée de l'énergie qi es ne sorce de ension conine, cee sorce es capable de fornir la pissance nécessaire a foncionnemen d moer 2. Le signal d'enrée es iss d bloc qe nos édions. La pissance en enrée es bien infériere à la pissance de sorie. La réalisaion echnologiqe de ce bloc pore le nom de hacher. C'es n des composans de l'élecroniqe de pissance Créer le signal de modlaion Ce bloc es premen élecroniqe, les pissances mises en œvre son faibles. Sa réalisaion praiqe pe prendre plsiers formes, analogiqe, nmériqe, microprogrammée comme nos allons le voir dans le sie. 2 En l'absence de docmenaion, on pe esimer cee pissance à ne cenaine de Was Variaion de viesse Page 2 sr 5 01/01/01

3 6. Créer le signal de modlaion 6.1. Signal de modlaion E C'es la grander de sorie d bloc qe l'on édie. Je dois vos donner la forme de ce signal qi commande le hacher. θ T La ension délivrée ne prend qe dex valers, soi la ension d'alimenaion soi la ension nlle. Le réglage se fai par la modificaion d rappor cycliqe c'es-à-dire le rappor θ/t L'acion sr le poeniomère doi donc faire varier la drée θ o en mainenan la période T consane. La "viesse" d moer sera proporionnelle a rappor cycliqe. La ension d'alimenaion d moer es de même forme, sele la valer de E change. 7. Les réalisaions d bloc Plsiers echniqes son possibles, nos allons les classer selon ler principe Variaion de résisance Ce principe répond à la descripion qi es faie de ce bloc dans l'analyse. Le poeniomère inervien dans le circi par sa résisance. Là encore il y a plsiers possibiliés, vos avez os les élémens por en donner ne. Malheresemen ce principe ne perme pas d'inclre le bloc dans ne chaîne de réglaion de viesse. Qesions : Le principe de base es de faire ne correspondance enre ne résisance e n emps. Grâce à qel(s) composan(s) pe-on faire cee correspondance? Recherchez, dans vore docmenaion n schéma qi porrai convenir Adapez ce schéma a bloc qi vos volez consrire Réalisez le monage e vérifiez vos hypohèses 7.2. Variaion de ension Ici le poeniomère délivre ne ension réglable, le rappor cycliqe sohaié es représené par ne ension, c'es la consigne de viesse. Grâce à la générarice achymériqe, la viesse réelle d moer es radie en ne ension. Le hacher es commandé par ne ension comme nos l'avons v pls ha. La viesse d moer es, en première approximaion, proporionnelle à sa ension d'alimenaion. Il es rès facile de comparer l'image de la viesse à la consigne. Toes ces granders son des ensions. Ceci nos perme de raier des ensions o a long de la chaîne de réglaion. Ici le principe de base es de faire correspondre ne drée à ne ension. Nos n'avons jamais v ce principe. Por en savoir pls, je vos donne rendez-vos a paragraphe sivan Sysème microprogrammé Les consrcers meen à nore disposiion des composans e des maériels qi permeen d'inrodire l'informaiqe dans os les sysèmes élecroniqes. Les avanages son considérables : concision d maériel, facilié de modifier n programme, adjoncion de foncions secondaires qi renden l'ilisaion pls agréable, mise en place de foncions novelles. À condiion d'êre réalisés selon les règles de l'ar, la fiabilié des sysèmes microprogrammés es excellene. On n'hésie pls à confier des foncions de sécrié à des sysèmes microprogrammés. Por ravailler avec des sysèmes microprogrammés, l'élecronicien doi modifier ses "réflexes", il doi apprendre n novea langage, de novelles echniqes. Variaion de viesse Page 3 sr 5 01/01/01

4 8. Correspondance enre drée e ension La correspondance la pls praiqe es la proporionnalié. Il s'agi de créer ne ension proporionnelle a emps La ension ax bornes d'n condensaer C i L'inensié d coran raversan le condensaer es lié à la ension à ses bornes par la relaion : proporionnelle à la viesse de variaion de la ension. d i = C c'es-à-dire qe l'inensié d coran es d 8.2. Proporionnalié Nos sohaions qe la ension ax bornes d condensaer soi proporionnelle a emps. On pe voir qe la dérivée de la ension par rappor a emps es consane. Si nos volons qe la ension croisse proporionnellemen a emps, il fa qe l'inensié d coran raversan le condensaer soi consane. Nos devons iliser n généraer de coran consan por charger le condensaer Généraer de rampe périodiqe Dz Re Vcc La ension en forme de rampe croi proporionnellemen a emps. R C La drée proporionnelle à la ension Le principe de base de ce généraer de commande es la comparaison enre ne rampe e ne ension conine réglable qi es l'image de la viesse sohaiée. Le schéma de principe de ce généraer es le sivan : Rampe Consigne Comparaer Commande d hacher Tensions Consigne 1 Consigne 2 la représenaion d ha monre la rampe périodiqe e dex valers de la ension de consigne. En bas la ension de commande d hacher. Il es facile de voir qe le rappor cycliqe es proporionnel à la consigne. Rappor cycliqe 1 Rappor cycliqe 2 Variaion de viesse Page 4 sr 5 01/01/01

5 8.5. Réalisaion praiqe Le monage représené ci-desss foncionne rès bien comme vos porrez le voir lors des TP. Il es imporan de connaîre le principe de créaion d'n généraer à modlaion de larger d'implsion. Vos porrez consaer qe la mise a poin es délicae c'es porqoi les consrcers meen à nore disposiion des circis inégrés spécialisés qi inègren ces foncions e d'ares ce qi rend rès simple la réalisaion d'n généraer de qalié. Le prix d'n el circi es de qelqes eros. 9. Un généraer microprogrammé Les consrcers proposen des microconrôlers 3 avec ne foncion PWM 4 e des circis spécifiqes qi permeen de consrire facilemen n hacher. Le principe de base d généraer PWM es le sivan : Un comper inerne a microconrôler es programmé par dex nombres, le premier fixe la drée d nivea ha e le second la drée d nivea bas. Il y a proporionnalié enre ces nombres e des drées. La commande ne se fai généralemen pls par n poeniomère mais par des boons possoirs por incrémener o décrémener les nombres. 3 voir les feilles "Microconrôler" 4 c'es la modlaion de larger d'implsion anglaise Variaion de viesse Page 5 sr 5 01/01/01