La vitesse d`un moteur à courant continue peut être réglée en jouant

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Commande d’une machine a
courant continu a excitation
indépendante
La vitesse d’un moteur à courant continue peut être réglée en jouant soit :
- sur le courant d’excitation
- sur la tension aux bornes de l’induit.
Les variateurs de vitesse pour moteur à courant continu sont des dispositifs qui permettent
d’avoir une tension de valeur moyenne réglable aux bornes de l’induit.
- Soit à partir d’une source continue fixe : Hacheur
- Soit à partir d’une source alternative fixe : Redresseur commandé
LE HACHEUR SERIE
1. Généralités :
Un hacheur est un convertisseur statique qui permet d’alimenter une charge sous tension
unidirectionnelle de valeur moyenne réglable à partir d’une source de tension constante, avec un très
bon rendement.
2. Rappels :
L’interrupteur électronique, H, est réalisé par un transistor.
Un transistor est saturé lorsque le courant de base iB a une valeur suffisante. Il est alors équivalent à
un interrupteur fermé entre C et E.
Si iB = 0 le transistor est bloqué. Il est alors équivalent à un interrupteur ouvert entre C et E.
3. Etude du hacheur série sur charge R :
Montage :
ic
Vo
uH
R
H
uc
B
E
C
iB> iB sat
iC sat
C
E
UCE = 0
B
E
C
iB=0
iC=0
C
E

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Etude :
Lorsque H est fermé
Lorsque H est ouvert :
La tension aux bornes de la charge uc :
La tension aux bornes de l’interrupteur uH :
L’intensité du courant ic :
La tension aux bornes de la charge uc :
La tension aux bornes de l’interrupteur uH :
L’intensité du courant ic :
Courbes :
uc est la tension aux bornes de la charge, exprimée en volts.
uH est la tension aux bornes de l’interrupteur, exprimée en volts.
ic est l’intensité du courant traversant la charge exprimée en ampères.
Sachant que l’interrupteur est fermé entre 0 et t1 et ouvert sur le reste de la période, compléter les
courbes suivantes :
Rapport cyclique :
Le rapport cyclique est le rapport entre le temps de conduction de l’interrupteur, et, la période du
signal, dans l’exemple proposé il s’agit du rapport entre t1 et T. C’est un nombre sans dimension, noté
α, compris entre 0 et 1.
α =
signal du période
urinterruptel' de conduction de temps
=
T
t1
0
uc (V)
uH (V)
ic (A)
Ouvert
Interrupteu
r
Fermé
Fermé
t (ms)
t (ms)
t (ms)
t1
T
0
Vo
Vo
Vo/R

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Dans l’exemple proposé le rapport cyclique est :
α =
Valeur moyenne de uc :
Pour calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge :
Uc
=
T
A
= α Vo
Comment peut on faire varier la valeur moyenne de uc ?
Exercices d’application :
Sachant que Vo est une tension fixée à 20 V et R une résistance de 10 Ω,
1. Calculer la valeur moyenne de l’intensité du courant ic, si α = 0,25.
2. Calculer la valeur moyenne de la tension aux bornes de l’interrupteur.
3. Calculer la valeur du rapport cyclique pour que
Ic
= 0,8 A.
4. Quelles sont les valeurs extrêmes de
Ic
?
t (ms)
uc (V)
Ouvert
Interrupteur
H
Fermé
Fermé
14
t (ms)
uc (V)
Uc
Vo
T
T
0
[A]

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HACHEUR SERIE – CHARGE INDUCTIVE
Montage :
Le circuit est le même que précédemment avec en plus, en série avec la résistance, une inductance L,
et en parallèle avec ces deux éléments une diode de roue libre. Cette diode, sera considérée comme
parfaite, comme l’interrupteur électronique H. La diode permet de supprimer la surtension qui apparaît
aux bornes de l’inductance à l’ouverture de H. Sans cette diode, l’interrupteur serait détruit lors de
l’ouverture.
Etude des tensions :
Lorsque H est fermé :
Lorsque H est ouvert :
La tension aux bornes de la charge uc :
La tension aux bornes de l’interrupteur uH :
L’intensité du courant dans la charge est le même
que celui dans l’interrupteur H.
La tension aux bornes de la charge uc :
La tension aux bornes de l’interrupteur uH :
L’intensité du courant dans la charge est le même
que celui dans la diode D.
Courbes :
ic
uH
R
H
L
iH
iD
D
ic
R
L
Vo
ic
uH
R
H
L
iH
Vo
ic
Vo
u
H
R
H
L
iH
iD
D
uc

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Sachant que l’interrupteur est fermé entre 0 et t1 et ouvert sur le reste de la période, compléter les
courbes suivantes :
Valeur moyenne de uc :
La tension aux bornes de la charge n’a pas changé, sa valeur moyenne se calcule donc comme
précédemment.
α.Vo Uc 
Eude des courants :
ic est l’intensité du courant traversant la charge.
Lorsque H est fermé :
Lorsque H est ouvert :
L’intensité du courant dans la charge est la même
que celle dans l’interrupteur H.
IH =
L’intensité du courant dans la charge est la même
que celle dans la diode D.
IH =
uc (V)
ic (A)
Ouvert
Interrupte
ur
Fermé
Fermé
t (ms)
t (ms)
t
1
T
0
Vo
Icm
in
Icm
ax
uc (V)
uH (V)
t (ms)
t (ms)
t
1
T
0
Vo
Vo