VARIATEURS DE VITESSE POUR MACHINE A CC.

INTRODUCTION :

            La commande de vitesse des moteurs constitue l’application la plus importante de l’électronique de puisssance.  Les installations industrielles utilisent de plus en plus des variateurs électroniques de vitesse à thyristors, soit pour obtenir la vitesse d’entraînement optimale de machines pour chaque étape d’un procédé industriel, soit pour asservir la vitesse d’un ou de plusieurs moteurs entraînant des équipements électromécaniques. Dans le cas des entraînements contrôles à vitesse variable, on utilise principalement les moteurs à courant continu à excitation séparée et les moteurs à courant alternatif triphasés asynchrones.

      Les moteurs à courant continu sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, bien que leur construction soit plus complexe que celle des moteurs à courant alternatif.

Les avantages de ces moteurs sont :

·       une large gamme de variations de vitesse au-dessus et au-dessous de la vitesse de régime ;

·       un fonctionnement avec des couples constants ou variables ;

·       une accélération, un freinage et une inversion du sens de rotation très rapide, ce qui est avantageux dans le cas des appareils de levage et des machines outils ;

·       une vitesse de rotation qui peut être régulée par l’intermédiaire d’un système de rétroaction ;

·       la possibilité de fonctionner comme générateur lors du freinage par récupération d’énergie.

A/ GENERALITES :

1/ Alimentation de moteur à courant continu :

Les moteurs à courant continu sont alimentés à partir :

·     d’un réseau alternatif (monophasé ou triphasé) par l’intermédiaire de redresseur à thyristors.

·     de redresseurs à diodes suivis de hacheurs à thyristor ; d’une batterie d’accumulateurs par l’intermédiaire de hacheurs à thyristors.

2/ Caractéristique d’un moteur à courant continu :

La vitesse d’un moteur à courant continu est inversement proportionnelle au flux inducteur et  directement proportionnelle à la force contre-électromotrice  du moteur.Cette relation nous est donnée  par L’équation :

Le couple du moteur est proportionnel au flux inducteur et au courant de l’induit :

La puissance  mécanique est proportionnelle au couple et à la vitesse du moteur :

On peut donc faire fonctionner le moteur à couple constant en variant la tension de l’induit. Dans ce cas, la puissance varie en fonction de la vitesse. Si on varie le flux inducteur et si l’on garde  la tension de l’induit constante, le couple variera inversement proportionnellement à la vitesse du moteur, et la puissance demeurera constante.

La figure suivante nous montre la relation entre le couple et la puissance du moteur en fonction de la vitesse.

Dans l’industrie, 90% des applications fonctionnent à couple constant. Ainsi on retrouve le fonctionnement à puissance constante dans  les pompes, les machines outils et les systèmes d’enroulement.