Variation de la vitesse d`un moteur

Variation de la
vitesse d’un
moteur
Groupes Scientifiques d ’Arras
L p octobre 2002
Introduction
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Ce diaporama est une suite de celui qui
présente les systèmes d’ouverture
L ’ouverture doit avoir lieu un temps (10 à
20 sec) après le décollage, et juste après la
culmination
Le moteur réducteur peut être mis en route au
bon moment par une minuterie (initialisée au
décollage)
Il peut être également mis en route au décollage.
Sa vitesse de rotation est imposée pour que
l’ouverture se fasse au bon moment (club de
Saintes)
Sommaire
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Pile
Moteur
Circuit d’ensemble
Varier vitesse
Varier R
Varier FEM
Potentiomètre
Transistor
Montage
Conclusions
Pile électrique
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L ’équivalent électrique est une Force Electro
Motrice (FEM) en série avec la Résistance
interne (Ri)
Par la loi d ’Ohm ( U = R I ), en court circuitant
les deux bornes on obtient l ’Intensité de court
circuit (Icc)
FEM = Ri * Icc Icc = FEM / Ri
pile rectangulaire 9 V
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FEM=9V
I c c = 5 A alcaline
1 A saline
--> Ri = 1.8 ohm alcaline 9 ohms saline
Moteur électrique
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Il est constitué du stator (ou inducteur : aimant
permanent), du rotor (ou induit : bobinages), du
collecteur, des deux balais, des deux paliers, de
l ’axe faisant sortie
Le changement de sens du courant dans les
bobinages, permettant l ’entretien du mouvement
de rotation est fait par le collecteur
Nord
Bobinage
Bobinage
Sud
F C E M et R m
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Un moteur électrique est équivalent à une Force
Contre Electro Motrice (F C E M) en série avec la
Résistance moteur (Rm)
La vitesse de rotation n vaut k * FCE M (n en
tr/mn, FCEM en Volts, k en tr/mn par V)
La FCEM est dû à l ’effet Dynamo (ou effet
Génératrice)
Rm (en ohms) est dû aux bobinages, aux
contacts balais-collecteur,..
Circuit d’ensemble
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Schéma de la pile avec le moteur
FEM = Ri*I + Rm*I + FCEM
R avec Ri+Rm
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R remplace Ri & Rm en série
FEM = R*I + FCEM
Varier vitesse
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n = k * FCEM
Varier n, cela revient à varier la
FCEM
k est une constante du moteur
Varier R
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FCEM = FEM - R*I
La variation de la FCEM peut être faite par la
variation du produit R*I
Et avec I constant (ou peu variable), par la
variation de R
I dépend de la charge mécanique à la sortie du
moteur
Avec FEM=9v Ri=1.8 Rm=9 I=0.2A calculer R
maxi ainsi que sa dissipation
Varier FEM
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FCEM = FEM - R*I
La variation de la FCEM peut être aussi
faite par la variation de la FEM
Et avec R faible, les variations de I
entraîneront des variations du produit R*I
faibles
A propos de varier R
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Elle peut être fait par l ’ajout d ’une résistance
variable (rhéostat) en série avec Ri & Rm
Cette méthode a l ’avantage d ’être simple en
montage
Le courant dans le cas du rotor bloqué est réduit
Mais les inconvénients sont:
La nécessité d ’une charge mécanique
constante (pour I constant)
D ’une charge mécanique faible voire le moteur
à vide
Le courant de démarrage est réduit
La dissipation dans le rhéostat peut être du
même ordre que la puissance du moteur
Potentiomètre
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Pour varier la FEM, on peut utiliser une FEM fixe
suivie d ’un potentiomètre
C ’est le montage Diviseur de Tension
Pour que la plage de réglage occupe la course
angulaire de l ’élément, il faut que Ip soit 5 à 10
fois supérieur à I
Ce qui limite cette solution aux très faibles
puissances
Calculer pour 9v et I=0.2A (moteur à vide) la
valeur du potentiomètre et sa dissipation
I
Ip
Transistor
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Composant actif à trois pattes (ici version NPN)
Les noms sont Collecteur, Base, Emetteur (C, B,
E)
L ’intensité de C à E vaut Gain fois l ’intensité de
BàE
Ce composant a la particularité d ’amplifier le
courant
Cette particularité fait que ce composant est utilisé dans tout
circuit d ’amplification ou de commande
C
B
E
Collecteur commun
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Ce montage reporte (à Vbe près) sur la
sortie, la tension d ’entrée
Avec un courant d ’entrée plus faible
Montage
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En rajoutant le transistor ainsi, on obtient le
montage voulu de variation de tension
Le potentiomètre est ainsi de valeur plus grande
En pratique il est commode que la plage de
réglage soit au moins 50% de la course
angulaire (qui est souvent de 300°)
Si la dissipation du transistor dépasse 1/2W, il faut lui
adjoindre un radiateur
Avec FEM=9v I=1A Gain=100 calculer la valeur du
potentiomètre et la dissipation maxi du transistor
Conclusions
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L ’idée de se servir du moteur réducteur
pour l ’ouverture mais aussi pour la
fonction de minuterie ne peut pas
toujours se résumer à un schéma
électrique simple
Pour la variation de la vitesse de
rotation, on ne peut se contenter d’un
rhéostat en série à cause de la forte
charge mécanique (particularité propre
aux systèmes mécaniques d ’ouverture).
Un transistor en plus est nécessaire