MODELISATION D’UN MOTEUR A COURANT CONTINU

ASSERVISSEMENT D’UNE MACHINE A COURANT CONTINU

Comme tous les moteurs électriques, la machine à courant continu doit être considérée comme générateur de couple. Ce couple est alors transmis à la charge qui peut entrer en rotation. La vitesse de l’ensemble « moteur+charge » n’est donc pas imposée par le moteur, mais par la caractéristique « couple/vitesse » de l’ensemble « moteur+charge ». Pour faire varier la vitesse de rotation de l’ensemble, il faut moduler le couple fourni par le moteur à la charge. Si l’on souhaite augmenter la vitesse, il faut augmenter le couple fourni par le moteur, qui devient alors supérieur au couple de charge. L’ensemble d’une commande à vitesse variable peut donc se décomposer en deux boucles d’asservissement une boucle de couple et une boucle de vitesse Il apparaît alors que la caractérisation de la charge entraînée est donc une des étapes importantes dans l’étude d’un asservissement de vitesse. Il est nécessaire de bien connaître la nature du couple résistant afin de pouvoir calculer la relation existant entre la vitesse de rotation de charge et le couple moteur. Ce calcul est généralement réalisé à partir du principe fondamental de la dynamique appliqué en rotation

Démarrage d’un MCC

Le démarrage d’un MCC peut être réalisé par son branchement direct sur le réseau d’alimentation, par l’introduction d’un rhéostat dans le circuit d’induit ou enfin par la variation de la tension de la source d’alimentation. Le démarrage par branchement direct sur le réseau n’est utilisé que pour les petits moteurs. Pour limiter le courant de démarrage, on introduit dans le circuit d’induit du moteur un rhéostat de démarrage spécial « Rh » qui est éliminé complètement au fur et à mesure de la mise en vitesse. Dans ce cas, le courant de démarrage a pour expression

Il apparait alors un dilemme entre stabilité et précision. En effet, une augmentation de KBO, ayant pour objectif de réduire l’erreur statique entraine une diminution de m et donc déstabilise le système. Il va donc être nécessaire d’introduire un élément supplémentaire dans le correcteur ayant pour rôle d’annuler l’erreur statique sans pour autant déstabiliser le système.

MODELISATION DES CONVERTISSEURS

Lors de l’alimentation de l’inducteur d’une machine à courant continu, les convertisseurs généralement utilisés sont de type hacheur. Ils sont généralement assimilés en première approche à un gain constant. On dit alors qu’on utilise un modèle à valeur moyenne instantanée, c’est-à-dire que l’on assimile la tension de sortie sur une période de fonctionnement du convertisseur à sa valeur moyenne.

Tant que le courant iL est positif, T1 et D2 assure le fonctionnement du hacheur en conduisant à tour de rôle comme dans le hacheur série. Si iL vient à s’annuler puis changer de signe, alors, dès que l’on détecte le passage par 0, on lance la commande de T2 c’est alors T2 et D1 qui assurent à tour de rôle la conduction. La tension moyenne à la sortie du hacheur et l’ondulation du courant dans la self sont identiques à celles du hacheur série.

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES

Nous avons étudié la constitution physique élémentaire du moteur à courant continu, puis nous avons modélisé son fonctionnement afin de pouvoir étudier son asservissement. Le stand de réglage est composé de régulateurs, le hacheur, le système à régler et l’organe de mesure de vitesse. L’étude sur le fonctionnement du hacheur montre l’effet de hachage. Nous pouvons déduire aussi que le choix de régulateur et son synthèse dépend du système à régler. Dans notre cas, le correcteur PI suffit à remplir les critères de performance. Nous concluons que cette méthode est bien adaptée à la variation de vitesse. Comme perspective, l’ensemble devra être réalisé entièrement pour être un banc d’essai des travaux pratiques.

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Table des matières

REMERCIMENT
TABLE DE MATIERE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABREVIATIONS ET SYMBOLES
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. ASSERVISSEMENT D’UNE MACHINE A COURANT CONTINU
I.1. INTRODUCTION
I.2. MODELISATION D’UN MOTEUR A COURANT CONTINU
Constitution d’un MCC
Schéma électrique équivalent
Démarrage d’un MCC
Bilan énergétique
Asservissement du couple
Etude de la boucle de vitesse
I.3. MODELISATION DES CONVERTISSEURS
Introduction
Type du hacheur
Fonction de transfert du hacheur
I.4. LES CORRECTEURS
Notion de stabilité et de précision
Types des correcteurs
Transmittances des correcteurs
Schéma électrique
Actions du correcteur sur la réponse indicielle
I.5. CONCLUSION
CHAPITRE II. PRINCIPE DE REGULATION DE VITESSE D’UN MCC
II.1. INTRODUCTION
II.2. SCHEMA DU STAND DE REGLAGE
II.3. PRESENTATION DE CHAQUE SYSTEME
Organe de consigne Organe de commande
Régulateur
Organe de mesure de vitesse
Organe de mesure de courant
Alimentations
II.5. CONCLUSION
CHAPITRE III. REALISATION ET ESSAIS
III.1. CARACTERISTIQUE DU BANC
Fonction de transfert du moteur
Fonction de transfert du correcteur
III.2. SIMULATION
Simulation en boucle ouverte
Simulation en boucle fermée I
II.3. REALISATION DE LA MAQUETTE
Schéma de la maquette
Liste des composants
III.4. SCHEMA DE MONTAGE DE L’ENSEMBLE EN BF
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE