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Commande scalaire des machines tournantes
Machines synchrones autopilotées
Machines synchrones autopilotées
Plan du cours Introduction: champ d ’application Machine synchrone: Autopilotage Réalisation technologique: choix du capteur
Machines synchrones autopilotées
La machine synchrone est alternative.En génératrice, elle est l ’alternateur de nos centrales.
L ’utilisation en moteur était un problème, que l ’autopilotage a permis de résoudre.
C ’est une machine: robuste possédant un bon rendement permettant de fonctionner en vitesse variable.
Introduction
Machines synchrones autopilotées
Champ d ’application: Traction ferroviaire, véhicules électriques, propulsion
marine grosse industrie Maintenant (et de plus en plus) l ’industrie pour les
systèmes de production petits moteurs (typiquement: ventilateurs) lecteurs de disquettes
Introduction
1MW-100MW100kW-1MW
1-100W
100W-100kW
Que manque-t-il?
Accélération viveOndulation de couple réduite
Longue durée de vie
Machines synchrones autopilotées
Plan du cours Introduction: champ d ’application Machine synchrone: Autopilotage Réalisation technologique: choix du capteur
Machines synchrones autopilotées
Présentation de la machine synchrone
Distinguer deux types de machines: A fém sinusoïdale A fém trapézoïdale.
Autopilotage
Machines synchrones autopilotéesMachine synchrone
Stator
Rotor
Représentation simplifiée
Stator
Rotor
Machines synchrones autopilotéesPrincipe
Aimantation produite par la phase a (seule)
ia
va
tT
ia(t)
B
Machines synchrones autopilotées
Pour deux phases en quadrature spatiale, et temporelle
Principe
Création d ’un champ tournantCréation d ’un champ tournant
Machines synchrones autopilotées
Aimantation crée par le rotor.
NS
Aimantation du rotor
Aimantation du stator
ce champ peut entraîner un aimant grâce aux forces ce champ peut entraîner un aimant grâce aux forces électromagnétiques qui sont créées.électromagnétiques qui sont créées.
Machines synchrones autopilotées
C ’est un Schéma monophasé équivalent. Sur ce schéma, V et I représentent les grandeurs d ’alimentation de la machine. E représente la force électromotrice (ou contre électromotrice) fém. r et L sont des paramètres. Ce schéma est sensé modéliser le comportement électrique du moteur.
Schéma électrique équivalent: Modèle de Benh-Eschenburg.
Autopilotage
r L
EV
I Ce schéma doit être, complété par une définition de E:
• En module: E=Kdθ/dt=KΩ
•en phase : e(t) est en quadrature par rapport au rotor.
Les grandeurs sont sinusoidales.
Machines synchrones autopilotéesAutopilotage
EV
IV=E+(r+jLω)I
EI
rIjLωI
V
Aimantation
du rotor
ψδ
Diagramme de Fresnel associé
Machines synchrones autopilotées
Plan du cours Introduction: champ d ’application Machine synchrone: Autopilotage Réalisation technologique: choix du capteur
Machines synchrones autopilotées
Ce que l ’on attend du capteur de position:
qu ’il soit robuste vis à vis des chocs, de la poussière car c ’est un élément important dans le fonctionnement du moteur
qu ’il soit simple à mettre en œuvre et léger qu ’il soit peu onéreux Doit permettre de repérer les positions permettant l ’alimentation
des 3 phases (cf TD1),
Technologies disponibles:
Optique magnétique.
Technologie du capteur
Machines synchrones autopilotées
LED émettrice
Capteur optique.Principe.Capteur en fourche.
TranslucideOpaque
Question:Question:
donner en fonction donner en fonction
de de θθ la tension de la tension de
sortie de ce capteursortie de ce capteur
Machines synchrones autopilotées
On peut aussi trouver des codeurs optiques, dont les disques comportent des milliers de points par tour, avec possibilité de connaître le sens de rotation
Ces capteurs sont donc bien adapté au cas des machines à fem sinusoïdale.
Machines synchrones autopilotées
Capteurs magnétiques.Technologie du capteur: capteur à effet Hall ( Hall sensor )
GND
+15V
VH
Exemples d ’application: lecteurs de disques et ventilateurs
Parfois, c ’est l ’aimant du
rotor lui même qui sert à la détection
de position.
Machines synchrones autopilotées
Capteurs magnétiques.Principe: a peu près identique à celui d ’un capteur optique, mais ici on capte le champ magnétique issu d ’un petit aimant collé sur le rotor.
VH Proportionnel au champ
θπ 2π0
Question: combien de transitions par tour? Conclusion?
Machines synchrones autopilotées
On ne pourra jamais disposer beaucoup de capteurs sur un tour. Le nombre d ’impulsions sera limité. C ’est pourquoi, ces capteurs sont bien adaptés au cas des fém trapézoïdales.
Machines synchrones autopilotées
Notes: la mise en place du capteur de position sera toujours suivie d ’une opération de calage, c ’est à dire de la mise en position des capteurs (optique ou magnétique) par rapport à l ’aimant du rotor.
Ou bien encore, par rapport à la fem
Bon calage Mauvais calage
Machines synchrones autopilotées
Détail d ’un variateur de vitesse industriel.