électrotechnique schémas psim graphes simulation moteurs

En savoir plus sur les moteurs électriques

01 - Un document sur les variateurs de vitesse asservis (commande scalaire en boucle fermée, commande vectorielle) :

Variateurs de vitesse : de la structure cascade à la commande vectorielle

mise à jour du 22/04/2017

02 - (Attention : animation floue avec Internet Explorer et Firefox). On présente ci-dessous un exemple animé du moteur DC brushless étudié dans le livre p. 294 (moteur d'entraînement d'un prisme d'imprimante laser) : l'angle entre le vecteur champ rotorique (petite flèche) et le vecteur champ statorique (grande flèche) oscille autours de la position moyenne de 90° qui assure un couple maximal pour un courant efficace donné. Le vecteur champ rotorique (qui tourne de manière fluide) essaye toujours de s'aligner avec le vecteur champ statorique (qui tourne de manière saccadée), que l'on oblige à rester en avance de 90° (en moyenne) sur le rotor : de cette manière le vecteur rotor n'arrive jamais à rattraper le vecteur stator et tourne donc en permanence. Ces oscillations d'angle créent cependant des oscillations de couple au cours de la rotation : le moteur vibre et l'ondulation de vitesse qui en résulte est d'autant plus perceptible que la vitesse est faible.

Moteur DC brushless

03 - (Attention : animation floue sous Internet Explorer et Firefox). On présente ci-dessous un exemple animé du moteur DC à 3 lames de collecteur étudié p. 287 du livre (moteur de jouet) et à 12 lames de collecteur. L'angle entre les deux vecteurs champ magnétique (stator et rotor) oscille autour de la position moyenne de 90°. Cela crée une ondulation de couple (vibrations du moteur) donc une ondulation de vitesse. Cette ondulation est d'autant moins ample que le moteur possède un nombre de lames élevé au collecteur. Encore une fois, le vecteur champ rotorique essaye de s'aligner avec le vecteur champ statorique, mais le collecteur l'en empêche en imposant un angle de 90° en moyenne entre les deux champs : le rotor tourne en permanence avec d'autant moins d'ondulation de vitesse (et de vibrations) que le nombre de lames au collecteur est élevé. On peut cependant rappeler le fait que le coût de fabrication d'un collecteur est élevé (il doit, en outre, être parfaitement cylindrique pour éviter les tressauttements des balais) et qu'il impose une inertie élevée aux moteurs DC.

Moteur DC 3 lames

Moteur DC 12 lames

04 - Etude du fonctionnement d'une trottinette électrique. L'étude du circuit électrique est approfondie et présente la manière de protéger l'alimentation (batterie au plomb) d'un moteur DC de 100 W. Ce document est paru dans le bulletin de l'union des physiciens : Etude ludique et vidéos d'une trottinette électrique (BUP n° 926).

Etude ludique et vidéos d'une trotinette électrique - BUP n° 926

Etude ludique et vidéos d'une trottinette électrique - BUP n° 926

05 - Comparaison entre le démarrage direct impossible d'un moteur asynchrone 3 kW sous charge de levage de 20 Nm et son démarrage rendu possible par un onduleur à V/f = constante (voir les deux premiers schémas ci-dessous).

En visualisant les deux chronogrammes (vitesses et tensions entre phases), on constate que l'onduleur V/f = cste permet d'entraîner la charge de 20 Nm. La source f_alim est une commande qui varie linéairement de la valeur 10 à la valeur 50 (c'est la commande 10 Hz à 50 Hz) de t = 0 à t = 2,5 s. Après la date t = 2,5 s la commande reste constante égale à 50 jusqu'à la date t = 3,5 s. Le moteur asynchrone a ses paramètres identiques à ceux du schéma 12.12 du livre. Le boost aux faibles fréquences (< 10 Hz) n'est pas nécessaire ici.

Note : l'onduleur est ici un onduleur "parfait", c'est-à-dire un onduleur qui délivre une tension sinusoïdale au moteur. En pratique les onduleurs appliquent aux moteurs une tension en créneaux (tension MLI ou PWM pour être précis), mais cela ne modifie pas le comportement du moteur. Une étude plus détaillée du comportement du moteur sous commande U/f = Cste est disponible dans la rubrique En savoir plus > Convertisseurs statiques. Pour la commande MLI, voir le paragraphe 06 ci-dessous.