1. Adaptation entrée en tension
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TRAVAUX DIRIGES Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Sect° 1758 Page 1/5 1. Adaptation entrée en tension R57 R61 R133 C15 1K 47K 5% 5% 220nF 1/4W 1/4W C.CARB. C.CARB. MA5/1 R57 R61 50V R133 Ve C15 Vs En ne tenant pas compte de C15, calculer: GND GND GND GND * Vs= f( V+), * Vs= f( Ve) ; Quel est le rôle de C15, de R61, de R57 par rapport à C15 ? On applique à l'entrée Ve un échelon de tension de 8V; tracer Vs=f( t) en réponse à cette consigne. 2. Conversion courant/tension R45 R50 R52 R56 R68 R72 R73 R112 Vee(+8) 10K 150K 53,6K 10K 30,1K 1% 5% 1% 5% 1% 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W C.METAL. C.CARB. C.METAL. C.CARB. C.METAL. 4-20mA 1K 110R 1% 1% 1/4W 1/4W C.METAL. C.METAL. R68 J2-11 R50 0-20mA J2-11 R52 R72 MA5/2 R45 Ie Déterminer les expressions littérales R56 * Ve = f( Ie), R112 R73 Ve Vs * V+ = f( Ve); Pour chacun des calibres 0-16 mA, 0-20 mA, 4-20 mA: GND GND GND GND * Retracer le schéma dans sa forme simplifiée, * Déterminer l'expression littérale Vs = f( Ve); * En déduire Vs = f( Ie) et effectuer l'application numérique, * Calculer Vs pour les valeurs mini et maxi de Ie dans l'échelle, et calculer les écarts relatifs par rapport aux valeurs désirées. Sur quelle caractéristique du montage R50 a-t-elle un effet? Quel est le rôle de R56 ? Justifier sa valeur. Pourquoi R56 est-elle à 5% alors que la plupart des résistances sont à 1% ? Pourquoi utilise-t-on des résistances à 1% alors que l’amplification atteint jusqu’à 3% d’erreur sur Vs=f(Ve) à 16mA ? 3. Réglage de Nmini R129 P4 12K 10K 5% 1/4W C. CARBONE CERMET T7YA Vee(+10) R129 Le curseur du potentiomètre peut être déplacé: de =0% (en bas) à =100% (en haut) de la piste. Calculer les expressions littérales Eth= f( Ve, Vee10, , Ri), Rth= f( , Ri). P4 Ve GND TECHNOLOGIE - SCHEMAS - FABRICATION ELECTRONIQUE Eth GND DIRIG_DMV201_REGULATION.DOC - 24 NOV. 04 - REV. 6 TRAVAUX DIRIGES Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Sect° 1758 Page 2/5 4. Génération des rampes On suppose que Nmini est fixé à 0V, donc la consigne de vitesse appliquée directement à R130. On ne tient d'abord pas compte des effets de CR25, Q5 et R46; Noter que MA9/1 et MA6/1 ne sont pas indépendants car rebouclés. On note: Vs4 = VsMA6/1; Vi4 = VsMA9/1; Ve4 = VJ15/15. Retrouver, d'après le schéma constructeur, les références de composants manquantes cidessous. Q5 R46 CR25 R114 C14 R130 MA9/1 MA6/1 GND R121 Ve4 Vs4 GND Vi4 GND R60 Vs4 GND GND Vee(-15) R114, R121 R130 R49, R55 R131, R132 R60 R46 GND R115 1M 10K 470K 330R 100K 100R 5% 5% 5% 5% 5% 5% 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W C. CARB. C. CARB. C. CARB. C. CARB. C. CARB. C. CARB. CR35, CR36 P5, P6 C14 CR25 Q5 1N4148 10K 1uF 10V 4393 T7YA 16V 5% Cermet Tantale Zener FET Retrouver les mailles du circuit autour de MA6/1 dans lesquelles circule le courant pour une tension d'entrée Vi4 positive, puis négative. Montrer le circuit du courant. Expliquer le fonctionnement du montage autour de MA6/1. Quel est le rôle des potentiomètres P6 et P5? On désire déterminer Vs4= f( Ve4). Ce système bouclé est relativement complexe. C'est pourquoi, le calcul sera effectué en trois étapes: Calculer Vi4= f( Ve4, Vs4, Rn) et mettre sous la forme Vi4= .Vs4 - .Ve4 + dans le circuit autour de MA9/1 ; Les potentiomètres P5 et P6 sont réglés à leur valeur extrême, curseur du côté de leurs diodes respectives CR36 et CR35, supposées parfaites. La consigne Ve4 est définie comme positive. Etablir dans ces conditions le schéma simplifié autour de MA6/1 permettant d'effectuer les calculs (il ne reste que 3 composants!). Déterminer la fonction qui lie Vs4 et Vi4, et mettre sous la forme Vi4= . f( Vs4), étant homogène à une constante de temps. Les résultats précédents amènent au système d'équation ciVi4 .Vs4 .Ve4 contre: Vi4 . f (Vs4 ) Fusionner le système en une seule équation en éliminant Vi4, en déduire Vs 4 f (Ve 4 , , Ri ) La consigne Ve4 est un échelon de tension positif d'amplitude 5V. Tracer alors Vs4=f( t). Quel est le rôle de CR25? Quel est le rôle du couple Q5/R46? Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Justifier le choix d'un condensateur polarisé pour C14. TRAVAUX DIRIGES Sect° 1758 Page 3/5 TRAVAUX DIRIGES Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Sect° 1758 Page 4/5 5. Ampli de vitesse On suppose que CJ13 n'est pas monté, mais remplacé par un fil. On ne tient d'abord pas compte de l'effet de CR32. Calculer l'expression littérale Vs5= f( Ve5, VauxN, VImgN, VImgI, Ri, Ci). Les entrées VauxN et VImgI ne sont pas utilisées. Déterminer le signe des tensions Ve5 et VimgN. Quel est alors le type de montage réalisé par les résistances d'entrée? Quel est le rôle du condensateur C24? Si Ve5 VimgN, retracer l'évolution des différentes grandeurs électriques et mécaniques à travers l'ensemble variateur-moteur; quelle est la fonction réalisée par le montage autour de MA8/1? CR32 P8 R81 R85 R91 R86 R97 R102 R108 R138 C24 CJ13 CR32 470K 560K 100K 10K 22,1K 100K 22K 47K 4,7nF 1% 1% T7YA 1/4W 1/4W CERMET C.METAL. C.METAL. 5% 1% 5% 5% 5% 1/4W C.CARB. 1/4W C.METAL. 1/4W C.CARB. 1/4W C.CARB. 1/4W C.CARB. 50V Céramique Condensateur monté sur strap 5% 10V Zener R81 R138 P8 R85 Ve5 CJ13 R86 VauxN R91 VimgN R97 VimgI R102 C24 MA8/1 R108 GND Vs5 GND GND 6. Ampli de courant CR34 P9 R124 R127 R117 R135 R136 R109 C21 Q8 Q9 1N4148 10K 68K 33K 3,3K 22K 47K 100R 4,7uF 4393 2222A 5% 5% 5% 5% 5% 5% T7YA 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 16V Q8 CERMET C.CARB. C.CARB. C.CARB. C.CARB. C.CARB. C.CARB. Tantale FET SO R109 R136 Q9 GND CR34 C21 C6 R117 P9 MA10/1 R124 R127 VIref R135 VImes GND GND GND GND Vs GND TRAVAUX DIRIGES Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Sect° 1758 Page 5/5 7. Entrée tension d'induit R51 R12, R14 R10, R30 R54, R59 R51, R58 C11 237K 237K 4,75K 47,5K 22nF 1% 1% 1% 1% 500V 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W Cérami que R'5 R10 R14 MA6/2 J7-8 Uinduit C11 R40 R'6 R59 R30 Vs GND R12 GND R58 R54 GND GND 8. Entrée dynamo tachymétrique R71 R71, R107 R44 R43 R48 R53 R78 P3 10K 30,1K 47,5K 100K 237K 4,75K 10K 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W T7YA R107 C. METAL. C. METAL. C. METAL. C. METAL. C. METAL. C. METAL. CERMET R44 R43 R48 R53 Vdynamo P3 Nmax R78 GND Vn GND GND 9. Entrée lecture de courant d'induit R122 R116 R122 R126, R134 R123 P2 8,2K 100K 10K 47K 1K 1% 1% 1% 5% 1/4W 1/4W 1/4W 1/4W T7YA C. METAL. C. METAL. C. METAL. C. CARBONE CERMET R116 MA10/2 Vee(+8) R126 Vi4 Vs4 GND GND R123 R134 P2 GND Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation CORRIGES Sect° 1758 Page 1/3 1. Adaptation entrée en tension * Vs= V- = V+ I I R 61 0 U R 61 0 * R133 V Ve Vs R133 R57 * Rôle de C15: filtrer, limiter les variations brusques de Ve qui déstabiliserait le régulation. * Rôle de R61: limiter le courant de polarisation de l’ADI * Rôle de R57: jouer le rôle de constante de temps avec C15 et R133 * = (R57 // R133).C15 0,22 ms; Vs = f ( t ) ... 2. Conversion courant/tension * IR56 = 0 V+ = Ve * V+ = Ve * 0-16 mA R52 V 1 R52 R112 I V 1 s R 45 R73 e R 45 R73 V 1 53.6 K 110.I 646 I s 10 K 1K e e I 16mA V 10,3 V 3%d ' erreur e s * 0-20 mA V 1 R52 / / R50 R112 I s e R45 R73 V 1 53.6 K / /150 K 110. I 505 I s e e 10 K 1K I 20mA V 10,1V 1% d ' erreur e s * 4-20 mA R73 8V 0,498V R73 R68 // R72 Rth R68 // R72 // R73 937.7 Eth R52 R52 R112 I e Vs 1 Eth 649,05 I e 2,44 R 45 Rth R 45 Rth I e 4mA Vs 0,154V 1,5%d ' erreur I e 20mA Vs 10,538V 5,38%d ' erreur * R50 a un effet sur le gain du montage * Rôle de R56: équilibrer les courants de polarisation de l’ADI * Req- = (Rth + R45) // (R50 // R52) 10 K = R56 * Plupart des résistances à 1% pour obtenir suffisamment de précision * R56 à 5% car n’intervient pas dans l’expression du gain * On ne cherche pas à obtenir la bonne précision du calibre lui-même (3% d’erreur), mais de très faibles écarts de caractéristiques entre deux variateurs de même modèle (DMV201). TECHNOLOGIE - SCHEMAS - FABRICATION ELECTRONIQUE DIRIG_DMV201_REGULATION.DOC - 24 NOV. 04 - REV. 6 Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation CORRIGES Sect° 1758 Page 2/3 3. Réglage de Nmini Eth R4 R4 R129 (10 Ve ) Ve R4 R4 10 Ve 1 R4 R129 R4 R129 Eth 1 R4 R129 10 Ve R4 R129 R4 R129 Eth R4 R4 10 Ve 1 R4 R129 R129 R4 4. Génération des rampes CR36 Vi4>0 R114 R55 P6 Vi4<0 Vi4>0 R130 C14 R132 MA9/1 Vi4>0 MA6/1 GND R131 R121 Ve4 Vs4 Vi4 Vi4<0 R60 Vs4 R5 GND GND Vee(-15) GND R115 R49 Vi4<0 GND GND CR35 * Si Vi4>0, CR35 est en inverse et bloquée. Le courant circule donc à travers CR36, P6, R132, R55, C14 et par le générateur de tension de l’étage de sortie de l’ADI. Si Vi4<0, CR36 est bloquée, le courant circule par la maille de CR35. * P5 et P6 règlent le courant dans C14, donc la pente de l’intégrateur, indépendamment suivant le signe de Vi4: P6 pour Vi4>0, P5 pour Vi4<0. * Détermination de Vi4= f( Ve4) R44 R114 R114 Vi 4 Ve 4 VCC15 1 Vs 4 Ve 4 Vs4 R130 R121 R130 / / R121 Montage MA6/1 inverseur Si Ve4 > 0 alors Vi4 < 0 dVs 4 I14 C14 dt Vi 4 I 49 R49 I I 49 14 Vi 4 R49 C14 dVs 4 dV s 4 avec R49 C14 dt dt Variateur de vitesse monophasé unidirectionnel Leroy-Somer DMV201 - Étude de la platine Régulation Vs 4 Ve CORRIGES Sect° 1758 Page 3/3 dVs 4 dt dVs 4 Ve dt dV Ve Vs 4 s 4 Equation diffé rentielle du 1er ordre dt Ve valeur finale Vs 4 102 100 15 si Ve 4 5V Vs 4 4,75V Vs4 = f( t ) est une exponentielle Rôle de CR25: limiter la sortie de l’intégrateur à 10V afin de ne pas saturer l’ADI Rôle du couple Q5/R46: Reset de verrouillage: Q5 permet de décharger C14 à travers R46. Choix de C14 polarisé: grande constante de temps donc grande capacité, et U14 toujours positive même si I14>0 ou I14<0. 5. Ampli de vitesse 6. Ampli de courant 7. Entrée tension d'induit 8. Entrée dynamo tachymétrique R78 P3 4,75 10 14,75 VDyn10 10 10 7,47V R78 P3 R71 / / R107 4,75 10 5 19,75 R78 P3 14,75 VDyn 30 30 8,88V R78 P3 R71 / / R107 R44 19,75 30,1 R78 P3 14,75 VDyn 60 60 9,09V R78 P3 R71 / / R107 R44 R43 49,85 47,5 R78 P3 14,75 VDyn120 120 8,97V R78 P3 R71 / / R107 R44 R43 R48 97,35 100 R78 P3 14,75 VDyn 240 240 8,15V R78 P3 R71 / / R107 R44 R43 R48 R53 197,35 237 9. Entrée lecture de courant d'induit
