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Composant : Le Moteur à courant continu. MCC. TS. Sommaire. Fonctionnel Fonctionnement Description interne Mécanique... Les relations L’excitation Bilan de puissance Caractéristiques Exemple de MCC Moteur / Génératrice Commande Commande par pont. MCC. TS. 8. 8. 4. 4. 12. 12. - PowerPoint PPT Presentation
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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
CONVERTIONELECTRIQUE
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
CONVERTIONELECTRIQUE
MECANIQUE
CONVERTIONELECTRIQUE
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
N
S
Alimentation
I
F
F
TS
Fonctionnement
MCC
Alimentation
N
S
I
F
F
Frottemententre balaiset collecteur
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 électrique :Côté électrique :
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
Côté électrique :Côté électrique :
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
Quadrant 4 :Fonctionnement
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
Quadrant 1 :Fonctionnement moteur
Quadrant 3 :Fonctionnement
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
Quadrant 1 :Fonctionnement moteur
Quadrant 3 :Fonctionnement
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
Quadrant 1 :Fonctionnement moteur
Quadrant 3 :Fonctionnement
moteur
E
I
E
I
Vcc
M
TS
Commande par pont
MCC
Vcc
M
Réalisation
UM
I
TS
Commande par pont
MCC
Vcc
M
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