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8/10/2019 moteur_synchrone
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SUPERIEURE de
PLASTURGIE
ECOLE
TP Moteur Synchrone
18/06/01 Moteur_Synchrone.doc 1
MOTEUR SYNCHRONE
1. Constitution
Les moteurs synchrones sont gnralement constitus de :
Un stator bobin triphas crant le champ tournant
Un rotor portant le champ inducteur- Moteur synchrones : rotor
bobin ou aimants permanents
- Moteur Brushless : aimants permanents en terres rares
Un synchro-rsolveur dans le cas des moteurs Brushless
Les avantages des moteurs Brushless sont :
Excellente fiabilit
Puissance massique leve encombrement rduit Excellent rendement
> 90 %
Faible niveau sonore
Dissipation thermique leve
Faible inertie temps de dmarrage trs courts
Gamme de vitesse importante
Couple larrt utilisation en positionnement
Les moteurs Brushless sont utiliss sur les machines outils, en
asservissement de position.
2.
Principe de la machine synchrone
Cas de la machine bipolaire : Les deux bobinages du stator
crent
un champ rsultant qui vaut :
B() = B1cos() + B2sin()
En alimentant avec des courants
I1= I cos(t)I2= I sin(t)
Alors B1= B cos(t)
B2= B sin(t)On obtient un champ tournant
B() = B0cos (t) cos() + B0sin (t) sin()B() = B0cos (t - )
Le rotor a un moment magntique il fait un anglepar rapport
Ox.
Le couple qui sexerce vaut= = MB sin ()
Lcart entre les angles et est appel angle internedu moteur : =
=
Le couple est maximum lorsque les angles sont tels que = /2 : le
rotor est en quadrature
avec le champ inducteur = /2.Si langle interne dpasse /2, alors
le moteur dcroche.
I1
2
I2
1
O x
y
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La vitesse de rotation du moteur est gale la vitesse de rotation
du champ tournant : tourne la mme vitesse que .
3.
Moteur Synchrone Autopilot
Les moteurs synchrones auto-pilots sont aussi appels moteurs
Brushless ou moteurs
autosynchrones.
Ils sont utiliss en commande daxe de robots : on peut les
commander en vitesse ou les
commander en position avec un couple larrt.
3.1. Schma de principe
La position relle du rotor est releve par un capteur de position
(synchro-rsolveur), elle
permet de calculer les courants appliquer aux enroulements pour
choisir la position du champ
statorique : on choisit langle interne, donc le couple, en
fonction du type de commande souhait.
3.2.
Commande en position
Pour commander le moteur en position on dtermine le champ
statorique dans la direction de
la position recherche (angle ).
La position relle du rotor est donne avec un angle qui peut
varier lgrement autour de laposition recherche, en fonction du
couple :
A larrt sur la position souhaite, langle interne dpend de la
valeur du couple larrt-/2 < < /2 0 < |C |< Cmax.
3.3. Rampe dacclration du moteur
Pour obtenir lacclration la plus rapide possible, il faut
travailler avec le couplemaximum Cmax. Langle est calcul en
quadrature avec : langle interne est fix = /2.Cmax= M Bmax
Cas du moteur bipolaire :
Bmaxest tel que les courants I1et I2sont gaux
I1= I cos()I2= I sin()
Alors Bmax = B() = B cos() + B sin()
La commande de londuleur fait intervenir en permanence les
calculs de cos() et sin().
3.4.
Commande en vitesse
Pour travailler en vitesse constante, il faut dterminer langle
interne en fonction de la valeur
du couple fourni.
Moteur Synchrone
Moteur Brushless
Capteur de
position
Rotor
Stator
Axe d
moteu
Commande de londuleur
Commutateur
lectronique :
Onduleur
Redressement
Phases du
moteurseau
iphas
Variateur
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La position du champ statorique est calcule en fonction de la
position du rotor et du couple.
3.5.
Synchro rsolveur
La mesure de langle est obtenue avec une grande prcision (0.1
prs) au moyen desynchro rsolveur ou transformateur tournant.
Les amplitudes des tensions releves aux bornes des bobines
secondaires dpendent de la
position du rotor.
4.
Variateur
Les tensions dlivres sur chaque phases sont obtenues par une
commande des interrupteurs T1 T6en modulation de largeur dimpulsion
: MLI.
La frquence de dcoupage est trs suprieure la frquence de coupure
mcanique du
moteur.Moteur aliment avec une tension sinusodale :
en ralit, cest la valeur moyenne de la tension qui est
sinusodale !
E1= K V sin (t).sin()
E2= K V sin (t).cos()
V sin(t)
Primaire
Secondaires
E
Moteur
C
Rseau
Triphas
Redresseur Onduleur
T1
T6
T5
T4
T3
T2
Variateur
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MLI sur une phase
uS
