LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques XXV – DEMARREURS ET VARIATEURS DE VITESSE ELECTRONIQUES : La commande des moteurs électriques par des ensembles de commutation TOR est une solution bien adaptée à l’entraînement d’une grande variété de machines. Mais elle s’accompagne de contraintes qui peuvent s’avérer gênantes pour certaines applications : Appel de courant de démarrage pouvant perturber la marche d’autres appareils connectés au réseau A-coups mécaniques lors des démarrages et des arrêts inacceptables pour la machine ou le confort et la sécurité des usagers Fonctionnement à vitesse constante Les démarreurs et variateurs de vitesse électroniques suppriment ces inconvénients. Destinés à la commande de moteurs à courant continu ou alternatif, ils assurent une mise en vitesse et une décélération progressive et permettent une adaptation précise de la vitesse aux conditions d’exploitation. Suivant la nature du moteur, les variateurs utilisés sont du type redresseur contrôlé, convertisseur de fréquence ou gradateur de tension. 251 – Principaux types de variateurs : Un variateur est un convertisseur d’énergie dont le rôle consiste à moduler l’énergie électrique fournie au moteur. Redresseur contrôlé : il fournit à partir d’un réseau alternatif monophasé ou triphasé un courant continu avec contrôle de la valeur moyenne de la tension. La variation de cette tension est obtenue en modifiant l’angle de retard à l’amorçage des semi-conducteurs de puissance. Ce type de variateur alimente des moteurs à courant continu, le plus souvent à excitation séparée. Convertisseur de fréquence : il fournit, à partir d’un réseau monophasé ou triphasé à fréquence fixe, une tension alternative de valeur efficace et de fréquence variables selon une loi U/f = constante. Il est utilisé en variateur de vitesse pour les moteurs asynchrones à cage. U/f Gradateur de tension : il fournit, à partir d’un réseau monophasé ou triphasé, un courant alternatif de fréquence fixe égale à celle du réseau avec un contrôle de la valeur efficace de la tension. La variation de cette tension est obtenue en modifiant l’angle de retard à l’amorçage des semi-conducteurs de puissance. Il est couramment utilisé comme démarreur progressif pour les moteurs asynchrones à cage standards dans la mesure où un couple de démarrage élevé n’est pas nécessaire. Il peut également être employé comme variateur de vitesse pour les moteurs asynchrones à cage résistante ou à bagues. 252 – Principales fonctions : Accélération contrôlée : la mise en vitesse du moteur est contrôlée au moyen d’une rampe d’accélération linéaire ou en S. Cette rampe est généralement réglable et permet par conséquent de faire varier le temps de mise en vitesse. Variation de vitesse : un variateur de vitesse ne peut pas être en même temps un régulateur. Un variateur de vitesse est un système qui possède une commande avec amplification de puissance, mais qui ne possède pas de boucle de rétroaction. Il est dit en « boucle ouverte ». La vitesse du moteur est définie par une grandeur d’entrée Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 94 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques (tension ou courant) appelée consigne de référence. Pour une valeur donnée de la consigne, cette vitesse peut varier en fonction des perturbations (variation de la tension du réseau, de la charge, de la température). La plage de vitesse s’exprime en fonction de sa vitesse nominale. Consigne de Vitesse Variateur Moteur Régulateur de vitesse : un régulateur de vitesse est un variateur asservi. Il possède un système de commande avec amplification de puissance et une boucle de retour. Il est dit en « boucle fermée ». La vitesse du moteur est définie par une consigne. La valeur de la consigne est en permanence comparée à un signal de retour, image de la vitesse du moteur. Ce signal est généralement délivré par une génératrice tachymétrique ou un générateur d’impulsions monté en bout d’arbre du moteur. Si un écart est détecté suite à une variation de la vitesse, la valeur de la consigne est automatiquement corrigée de façon à ramener la vitesse à sa valeur initiale. Grâce à la régulation, la vitesse est pratiquement insensible aux perturbations. La précision d’un régulateur est généralement exprimée en % de la valeur nominale de grandeur à réguler. Consigne de Vitesse Comparateur Régulateur Moteur Mesure de vitesse Image de la vitesse réelle Décélération contrôlée : quand un moteur est mis hors tension, sa décélération est due uniquement au couple résistant de la machine (décélération naturelle). Les démarreurs et variateurs de vitesse électroniques permettent de contrôler la décélération au moyen d’une rampe linéaire ou en S, généralement indépendante de la rampe d’accélération. La rampe peut être réglée de manière à obtenir un temps de passage de la vitesse en régime établi à une vitesse intermédiaire ou nulle. Si le temps de décélération est inférieur au temps de décélération naturelle, le moteur doit alors développer un couple résistant qui vient s’additionner au couple résistant de la machine. Si le temps de décélération est supérieur au temps de décélération naturelle, le moteur doit développer un couple moteur inférieur au couple résistant de la machine. Inversion du sens de marche : elle peut être commandée à vitesse nulle après décélération sans freinage électrique, ou avec freinage électrique pour obtenir une décélération et une inversion rapides. Protections intégrées : les variateurs modernes assurent en général la protection thermique des moteurs et leur propre protection. A partir de la mesure du courant, un microprocesseur calcule l’élévation de température du moteur et fournit un signal d’alarme ou de déclenchement en cas d’échauffement excessif. Les variateurs, et notamment les convertisseurs de fréquence, sont d’autre part fréquemment équipé de protections contre les courts circuits entre phases ou entre une phase et la terre, les surtensions et les chutes de tension, les déséquilibres de phases, la marche en monophasé. 253 – Constitution : Les démarreurs et variateurs de vitesse électroniques sont composés de 2 modules généralement regroupés dans une même enveloppe : Un module de contrôle qui gère le fonctionnement de l’appareil Un module de puissance qui alimente le moteur en énergie électrique Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 95 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques MODULE DE PUISSANCE ORDRES Redresseur Visualisation des états Traitement des informations Mémoire thermique Alimentation Microprocesseur Réglage Allumage Interface de puissance Retour Convertisseur Gradateur Relais Interface de sécurité MODULE DE CONTROLE Sécurité Retour Moteur Le module de contrôle : Sur les variateurs et démarreurs modernes, toutes les fonctions sont commandées par un microprocesseur qui exploite les réglages, les ordres transmis par un opérateur ou une unité de traitement, et les résultats de mesures comme la vitesse, le courant, etc. A partir de ces informations, le microprocesseur gère l’allumage des composants de puissance, les rampes d’accélération et de décélération, l’asservissement de vitesse, la limitation de courant, les protections et sécurités, etc. Les réglages des consignes (vitesse, rampes, limitation de courant, etc.) se font, suivant les produits, par potentiomètres, claviers, à partir d’API ou de PC par l’intermédiaire d’une liaison série. Les ordres (marche, arrêt, freinage, etc.) peuvent être donnés par des interfaces de dialogue homme/machine, des API, des PC, etc. Les paramètres de fonctionnement et les informations d’alarme et de défauts peuvent être visualisés sur des voyants, des LED, des afficheurs 7 segments ou à cristaux liquides, des écrans vidéo, etc. Des relais souvent affectables donnent des informations de : Défaut (réseau, thermique, produit, séquence, surcharge, etc.) Surveillance (seuil de vitesse, préalarme, fin de démarrage, etc.) Une alimentation isolée fournit les tensions nécessaires pour l’ensemble des circuits de mesure et de contrôle. Le module de puissance : Le module de puissance est principalement constitué de : Composants de puissance : diodes, transistors, thyristors, diacs, triacs, etc. Interfaces de tension et/ou courant Sur les gros calibres, un ensemble de ventilation Les composants de puissance sont des semi-conducteurs fonctionnant en TOR. Ils sont donc comparables à des interrupteurs statiques pouvant prendre 2 états : passant ou bloqué. Ces composants, associés dans un module de puissance, constituent le convertisseur qui alimente, à partir du réseau à tension et fréquence fixe, un moteur électrique sous une tension et/ou fréquence variables. Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 96 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques 253 – Principaux modes de fonctionnement : Unidirectionnel : un dispositif de conversion en électronique est dit unidirectionnel s’il ne laisse passer l’énergie que dans le sens réseau récepteur. Un dispositif de freinage d’arrêt peut être exercé en courant alternatif en connectant un dispositif distinct de freinage sur résistance qui dissipe l’énergie emmagasinée dans les pièces en mouvement. Réversible : un dispositif de conversion en électronique est dit réversible, ou bidirectionnel, quand il autorise le transfert de l’énergie dans les 2 sens réseau récepteur et récepteur réseau. Un freinage peut alors être exercé en renvoyant sur le réseau d’alimentation tout ou partie de l’énergie emmagasinée dans les pièces en mouvement. Couple constant : le fonctionnement est dit à couple constant quand le moteur fournit le couple nominal quelle que soit sa vitesse. Puissance constante : le fonctionnement est dit à puissance constante quand le moteur fournit un couple inversement proportionnel à la vitesse angulaire. C’est le cas, par exemple, pour un enrouleur/dérouleur de câble dont la vitesse doit diminuer au fur et à mesure que croit le diamètre d’enroulement par accumulation du matériau. Charge entraînante : une charge est dite entraînante quand elle produit une force accélératrice qui agit dans le sens du mouvement. Par exemple, sur un engin de levage, le moteur doit développer un couple de freinage en descente pour compenser la force accélératrice produite par la charge. 254 – Variateur – Régulateur pour moteur a courant continu a excitation séparée : Ce type de variateur, alimenté sous une tension fixe à partir du réseau alternatif, fournit au moteur une tension continue variable. A excitation constante, la vitesse du moteur est fonction de la tension appliquée à l’induit du moteur. Le circuit de puissance est un redresseur. La tension à délivre devant être variable, ce redresseur doit être du type contrôlé ; c’est à dire comporter des composants de puissance dont la conduction peut être commandée (thyristors ou transistors de puissance). La variation de tension de sortie est obtenue en limitant plus ou moins le temps de conduction pendant chaque demi-période. Plus l’amorçage du thyristor est retardé par rapport au zéro de la demi période, plus la valeur moyenne de la tension est réduite et de ce fait, la vitesse du moteur plus faible (l’extinction d’un thyristor intervient naturellement en fin de demi période). La régulation consiste à maintenir avec précision la vitesse à la valeur imposée en dépit des perturbations : variations du couple résistant, de la tension d’alimentation, de la température, etc. Toutefois, lors des accélérations ou en cas de surcharge, l’intensité du courant ne doit pas atteindre une valeur telle que les composants soient en danger. Un dispositif réglable abaisse le niveau de la limitation à une valeur acceptable. La valeur de consigne désirée est fixée par un potentiomètre, par un signal transmis par liaison série ou par tout autre dispositif qui délivre une tension image de cette vitesse désirée. La référence peut être fixe ou varier au cours du cycle. Des rampes d’accélération et de décélération réglables appliquent de façon progressive la tension de référence correspondant à la vitesse désirée, l’évolution étant linéaire ou en S. Le réglage des rampes définit la durée de l’accélération et du ralentissement. Régulation : en boucle fermée, la vitesse réelle est mesurée en permanence par une dynamo tachymétrique ou un générateur d’impulsions et comparée à la référence. Si un écart est constaté, l’électronique de contrôle réalise une correction de la vitesse. Freinage par récupération : lorsqu’un freinage rapide est désiré, il faut choisir un variateur capable de renvoyer sur le réseau l’énergie de freinage. Celle-ci doit être convertie en courant alternatif, ce qui nécessite que, pendant le freinage, le redresseur fonctionne en onduleur. Le variateur doit être bidirectionnel et comporter un double circuit de puissance. Inversion du sens de marche : elle est réalisée en inversant le sens du courant dans l’induit. La commande d’inversion peut être statique si le variateur est bidirectionnel. Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 97 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques 255 – Convertisseur de fréquence pour moteur asynchrone : Pour disposer d’un couple constant quelle que soit la vitesse, il est nécessaire de maintenir le flux constant. Ceci nécessite que la tension et la fréquence évoluent simultanément dans les mêmes proportions. Les convertisseurs de fréquence, alimentés à tension et fréquence fixes par le réseau, assure au moteur, en fonction des exigences de vitesse, son alimentation en courant alternatif à tension et fréquence variables. Le circuit de puissance est constitué d’un redresseur et d’un onduleur qui, à partir de la tension redressée, produit une tension d’amplitude et de fréquence variables. Cet onduleur utilise 6 transistors de puissance. Le principe de la régulation est le même que celui du variateur/régulateur à courant continu. L’onduleur peut générer une fréquence plus élevée que celle du réseau et, de ce fait, assure au moteur un excédent de vitesse proportionnel à cet excédent de fréquence. Toutefois, la tension de sortie du convertisseur ne pouvant pas dépasser celle du réseau, le couple disponible décroît en proportion inverse de l’accroissement de la vitesse. Au-dessus de sa vitesse nominale, le moteur fonctionne non plus à couple constant mais à puissance constante (P = C). Ce type de variateur est destiné à l’alimentation des moteurs asynchrones triphasés à cage. Il est constitué d’un redresseur avec condensateur de filtrage, d’un onduleur à 6 transistors de puissance et d’une unité de contrôle organisée autour d’un microprocesseur qui assure la commande de l’onduleur. L’ondulation est obtenue par découpe de la tension redressée au moyen d’impulsions dont la durée, donc la largeur, est modulée de telle manière que le courant alternatif soit aussi sinusoïdal que possible. Ceci conditionne la rotation régulière à basse vitesse et limite les échauffements. Deux rampes règlent l’accélération et le ralentissement. Le variateur s’autoprotège et protège le moteur contre les échauffements excessifs, en se verrouillant jusqu’au retour à une température acceptable. Inversion du sens de marche : l’inversion du signal de commande entraîne l’inversion dans l’ordre de fonctionnement des composants de l’onduleur, donc du sens de rotation du moteur. Régulation : en boucle ouverte, le référence de vitesse impose une fréquence à l’onduleur, qui détermine la vitesse théorique du moteur. Mais la vitesse réelle varie avec la charge. En boucle fermée, la vitesse réelle est contrôlée au moyen d’un indicateur tachymétrique. La régulation assure une vitesse constante. Freinage d’arrêt : il peut être obtenu par injection de courant redressé dans le moteur. Freinage de ralentissement : un module de freinage réalise un ralentissement contrôlé. L’énergie de freinage est dissipée dans une résistance branchée aux bornes du condensateur de filtrage. LE CONTROLE VECTORIEL DE FLUX : Les variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones triphasés augmentent sans cesse les performances de ces moteurs utilisés en vitesse variable. Les applications nécessitant un bon niveau de performances d’entraînement avaient recours aux solutions avec moteurs à courant continu. Aujourd’hui, les techniques de commande en Contrôle Vectoriel de Flux (CVF) rendent ces applications accessibles aux moteurs asynchrones, même si le moteur à courant continu résiste dans les très fortes puissances eu égard au coût encore élevé des variateurs. Le CVF augmente la plage de fonctionnement des moteurs asynchrones vers les très basses vitesses. Si le moteur est muni d’un capteur de position et d’un d’une ventilation forcée, le couple nominal peut être fourni même à l’arrêt, le couple transitoire étant égal à 2 ou 3 fois le couple nominal suivant les moteurs. De plus, la vitesse maximale atteint souvent le double de la vitesse nominale ou davantage si le moteur le permet mécaniquement. 256 – Gradateur de tension pour moteur asynchrone : Un gradateur de tension alimente sous tension variable et fréquence fixe différents types de récepteurs : éclairage, chauffage, moteurs, etc. Quant à la commande des moteurs, le gradateur de tension est utilisé soit comme démarreur/ralentisseur progressif, soit comme variateur de vitesse pour moteurs à cage résistante ou moteurs à bagues. Démarreur/ralentisseur progressif : Le gradateur de tension constitue un excellent démarreur dans tous les cas où un couple de démarrage élevé n’est pas nécessaire (le couple est proportionnel au carré de la tension). En cas de besoin, on peut augmenter ce couple en utilisant des moteurs comportant une cage supplémentaire pour le démarrage (moteurs à double cage). Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 98 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques Un gradateur réalise la mise en vitesse et le ralentissement progressif des moteurs asynchrones à cage sans àcoups et sans pointes de courant ni chutes de tension excessives, même en cas de fortes inerties. Le circuit de puissance comporte par phase 2 thyristors montés tête bêche. La variation de la tension est obtenue en faisant varier le temps de conduction de ces thyristors au cours de chaque demi-période. Plus l’instant d’amorçage est retardé, plus la valeur de la tension résultante est faible. L’amorçage des thyristors est géré par un microprocesseur qui assure également les fonctions suivantes : Contrôle réglable des rampes d’accélération et de décélération Limitation de courant réglable Surcouple au décollage Commande de freinage par injection de courant continu Protection du variateur contre les surcharges Protection du moteur contre les échauffements dus aux surcharges ou aux démarrages trop fréquents Détection du déséquilibre ou d’absence de phase, de défauts des thyristors Un tableau de bord qui affiche différents paramètres de fonctionnement apporte une aide à la mise en service, à l’exploitation et à la maintenance. Un gradateur peut commander le démarrage et le ralentissement d’un seul moteur ou de plusieurs simultanément si son calibre le permet ou encore de plusieurs moteurs successivement par commutation (en régime établi, chaque moteur est alimenté directement par le réseau au travers d’un contacteur). Variateur pour manutention/levage : C’est un gradateur de tension particulièrement adapté au pilotage d’équipements commandés manuellement, comme les engins de levage ou les machines utilisées dans l’industrie lourde. Pour ce type d’applications, une grande plage de vitesse est requise. Cette vitesse doit pouvoir varier à tout instant au gré de l’opérateur en fonction de ses besoins. La productivité nécessite tout à la fois que les mouvements puissent être commandés à très grande vitesse pour des parcours de grande longueur, mais également à vitesse très réduite pour effectuer des manœuvres précises. Afin d’obtenir des caractéristiques couple/vitesse relativement stables, les moteurs utilisés sont des moteurs à bagues, avec des résistances rotoriques éventuellement éliminées au moyen de contacteurs pilotés par le variateur. Ce type de variateur permet : Le contrôle d’un ou plusieurs moteurs en parallèle L’inversion statique par thyristors du sens de marche Le fonctionnement dans les 4 quadrants du plan couple/vitesse 257 – Motovariateurs synchrones : Les moto-variateurs synchrones sont destinés à la commande de mouvements de robots, et d’une façon plus générale à tous les secteurs comportant des machines à cycles courts avec des cadences élevées. Un ensemble moto-variateur comporte 2 éléments fonctionnellement indissociables : Un moteur de type synchrone sans balais (brushless) muni d’un résolver et éventuellement d’un frein électromagnétique. D’un variateur assurant la commutation statique, la régulation de courant ou de couple et la régulation de vitesse. Le moteur est constitué d’un stator triphasé à 6 pôles et d’un rotor 6 pôles à aimants permanents au SamariumCobalt. La répartition des aimants en 6 pôles d’inducteurs et la structure des circuits magnétiques entraînent une concentration efficace du flux dans l’entrefer, et par conséquent un couple volumique élevé. Le résolver est un capteur fixé en bout d’arbre du moteur. Il délivre un signal analogique représentant la position angulaire du rotor. Cette information permet au variateur de réaliser la commutation statique et d’élaborer un signal de vitesse. Le variateur est constitué d’un redresseur et d’un onduleur à transistors à modulation de largeurs d’impulsions (MLI) qui restitue un courant de sortie de forme sinusoïdale. La fréquence de 10kH élimine pratiquement le bruit au niveau du moteur et minimise l’ondulation du couple. Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 99 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques La partie onduleur est réversible. Le variateur peut donc fonctionner dans les 4 quadrants du diagramme couple/vitesse. Un module de freinage permet de dissiper dans une résistance extérieure l’énergie récupérée lors d’un arrêt. La commutation statique réalisée par le variateur consiste à contrôler la phase et la fréquence des ondes de courant envoyées au stator, de telle sorte que le couple soit optimal quels que soient la vitesse et le sens de rotation. A partir de la position du rotor indiquée par le résolver, l’électronique de commande impose un déphasage de 90° entre les champs tournants rotoriques et statoriques. Le couple est alors maximal et le courant proportionnel au couple demandé. Les fonctions d’asservissement de l’électronique, les faibles constantes de temps mécaniques et électrique autorisent des accélérations et plus généralement des bandes passantes très élevées, avec en même temps une très grande dynamique de vitesse. 258 – Gradateur à trains d’ondes pour charges résistives : Ce type de variateur est destiné au réglage de la puissance moyenne absorbée par une charge résistive pendant un cycle ou une durée prédéterminée. Il alimente la charge à partir du réseau alternatif au moyen de trains d’ondes entières. Cet appareil agit donc par interruption périodique du courant sans modifier la forme et la fréquence des ondes de tension fournies par le réseau. Le réglage de l’énergie résulte de la longueur et de l’espacement des trains d’ondes. La finesse de la régulation est d’autant plus grande qui les trains d’ondes sont de faible longueur et leur fréquence de répétition élevée. Ce type d’appareil est constitué de : Un module de puissance comportant 1 ou 2 ensembles de 2 thyristors montés tête bêche (1 ensemble pour alimentation en monophasé et 2 ensembles pour alimentation en triphasé) Un module de contrôle comportant l’alimentation stabilisée et les dispositifs de synchronisation et d’allumage Un moto-ventilateur pour les gradateurs de puissance élevée En nommant « d » la durée du cycle de ce type d’appareil à une fréquence « f » (50Hz), cette durée d correspond à d.f périodes. La régulation consiste à moduler la longueur des trains d’ondes en réduisant leur durée par rapport au temps de cycle d. Le temps de conduction correspond toujours à un nombre entier de périodes. L’amorçage intervient au début d’une période. Toutefois, lorsque la charge est alimentée par le gradateur à travers un transformateur, l’instant du 1er amorçage de chaque train d’ondes est retardé au moyen d’un potentiomètre afin d’éviter la pointe de courant magnétisant du transformateur. La variation de la puissance moyenne est faite en fonction d’un signal analogique ou numérique délivré par un dispositif pilote (régulateur de température). La régulation peut s’effectuer : En boucle fermée avec un régulateur de température à action proportionnelle (type P), proportionnelle et intégrale (type PI) ou proportionnelle et intégrale et dérivée (type PID) En boucle fermée avec un thermostat délivrant un signal TOR En boucle ouverte avec commande manuelle par l’intermédiaire d’un interrupteur Dans les 2 derniers cas, le niveau de puissance désiré est réglé au moyen d’un potentiomètre. XXVI – VARIATION DE VITESSE DES MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES : Un moteur asynchrone triphasé alimenté sur le secteur 50Hz tourne à une vitesse pratiquement constante. Pour faire varier la vitesse de ce type de moteur, il faut moduler l’énergie. La vitesse de rotation d’un moteur asynchrone est au glissement près : n = f p n est la fréquence de rotation en tr/s, f est la fréquence en Hz et p est le nombre de paires de pôles r et s : vitesses angulaires en rad/s Le glissement est donné par la relation : g = s - r ns – n = ns s Il exprime l’écart relatif entre la vitesse ou la fréquence de synchronisme et la vitesse de rotation du moteur. Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 100 LES CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE Chapitre 9 : Démarreurs et variateurs de vitesse électroniques Le couple utile Tu d’un moteur asynchrone, pour qu’il fonctionne à sa vitesse nominale, est sensiblement proportionnel au glissement : Tu = K.g. D’autre part, le couple maxi du moteur (Tumax) est proportionnel au carré de la tension d’alimentation : Tumax = K’.V². V est la valeur efficace de la tension simple d’alimentation. On peut faire varier la vitesse en agissant sur 3 paramètres. Action sur le nombre de paires de pôles : pour les petits moteurs ou pour les moteurs spéciaux, on réalise : Des enroulements séparés qui peuvent être indépendants, ce qui donne 2 vitesses différentes Des enroulements à couplage de pôles selon le montage Dahlander. Action sur le glissement : en utilisant un moteur asynchrone à rotor bobiné, avec des résistances placées en série sur les enroulements, on fait varier le glissement, et donc la vitesse du moteur dans de faibles proportions. Action sur la fréquence : en agissant sur la fréquence du courant d’alimentation d’un moteur, on fait varier sa vitesse (f=p.n d’où n = f/p). Pour conserver une amplitude constante des flux du stator et du rotor, on doit maintenir le rapport u/f constant. On obtient alors des courbes comme celles indiquées ci-contre. Variateur à contrôle vectoriel de flux : le contrôle vectoriel de flux avec un moteur asynchrone permet de maîtriser séparément le courant magnétisant et le courant actif. Le variateur vectoriel reçoit des informations sur la vitesse et la position du rotor à l’aide d’un codeur incrémental accouplé au moteur, qui mesure aussi le courant absorbé. Ces valeurs sont traitées numériquement dans un calculateur en fonction de la vitesse et du couple désirés. Compte tenu des valeurs précédentes, il règle les courants sur l’onduleur de manière à positionner le flux stator en quadrature avec le courant induit dans le rotor comme dans un moteur à courant continu. Lycée Professionnel P&M Curie – Aulnoye Aymeries 101
