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

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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

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Plan du cours Introduction: champ d ’application Machine synchrone: Autopilotage Réalisation technologique: choix du capteur

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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

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Pour deux phases en quadrature spatiale, et temporelle

Principe

Création d ’un champ tournantCréation d ’un champ tournant

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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?

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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.

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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

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Détail d ’un variateur de vitesse industriel.