![Page 1: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/1.jpg)
La machine synchrone
![Page 2: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/2.jpg)
Différentes appellations
Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant)
Moteur Brushless ou moteur sans balais
Servomoteur à aimants
Moteur auto synchrone
![Page 3: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/3.jpg)
PRINCIPE
![Page 4: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/4.jpg)
Production des champs tournants
S N Hr
Le rotor, constitué d ’aimants, produit un champ Hr
Le rotor s’accroche au champ tournant
Les bobines du stator alimentées par un système de courants triphasés équilibrés, produisent un champ statorique tournant Hs
Hs
![Page 5: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/5.jpg)
VITESSE DU CHAMP STATORIQUE
Le stator est constitué de p bobines identiques par phase qui sont parcourues par un courant de fréquence f imposéepar le réseau d ’alimentation.
ns = f / p = s / 2 x x p (tr/s)
La vitesse angulaire a donc pour expression :
s = ns / 2 x = s / p (rd/s)
La vitesse du champ tournant statorique est :
![Page 6: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/6.jpg)
Vitesse du champ tournant rotorique
L ’interaction des champs est à l’origine du couple moteur. Ce couple électromagnétique (Tem) a pour expression :
Tem = K x Hr x Hs x sin
Hr
HsChaque pôle nord du rotor est entraîné par chaque pôle sud du stator
L’angle est lié au couple résistant.
Si sin = Cte non nulle alors le rotor tourne en synchronisme r = s
![Page 7: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/7.jpg)
COUPLE EN FONCTION DE L ’ANGLE
-120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120
Couple T
Angle
Tmax
Fonctionnement stable instableinstable
-Tmax
![Page 8: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/8.jpg)
PROBLEMES POSES
1er cas
• Au démarrage le champ tournant Hs est instantanément à la vitesse s (ou pulsation s).
•Le rotor a une inertie qui l ’empêche de suivre la vitesse du champ tournant de façon instantanée.
varie de 0 à 360°. La valeur moyenne de sin = 0.
Il n’y pas de couple moteur
2ème cas
Sous l’effet du couple résistant, un décalage angulaire intervient dans l’alignement des pôles du rotor par rapport à ceux du stator.
peut varier au-delà de son couple maximum.
•Le moteur présente le risque de décrocher donc de s’arrêter.
![Page 9: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/9.jpg)
SOLUTION AUX PROBLEMES POSES
Pour contrôler le couple électromagnétique il est nécessaire de maîtriser la valeur de l ’angle .
La fréquence des courants statoriques doit être imposée par la fréquence de rotation du rotor:
s = p . r
Un capteur de position placé en bout d’arbre permet de contrôler la position angulaire du rotor par rapport au stator .
Un convertisseur auto pilotera à partir des informations délivrées par le capteur.
Les instants de commutation des interrupteurs statiques du convertisseur sont commandés pour obtenir :
s = r
![Page 10: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/10.jpg)
Schéma de principe (onduleur de tension)
capacitéRedresseur
Réseau
Onduleur MS
aimants
L ’onduleur de tension est contrôlé en courant
i0
capteur
commande
Contrôle de I0 réf
![Page 11: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/11.jpg)
Schéma de principe (onduleur de courant)
InductanceRedresseur commandé
Réseau
capteur
commande
Contrôle de
commande
Capteur i0
+-
I0 réf
Onduleur MS
excitation
sommaire
![Page 12: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/12.jpg)
TECHNOLOGIE
![Page 13: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/13.jpg)
CONSTITUTION
Le moteur est généralement constitué: d ’un rotor à aimants permanents, d ’un stator constitué d ’un enroulement
triphasé, d ’un capteur de position (résolver ou
codeur), d ’une sonde de température, d ’un frein électromécanique.
![Page 14: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/14.jpg)
capteurs
Câblagepuissance
freinsonde
Câblagerésolver Câblage
codeurCM
statoriqueEnroulements
statoriques
Aimantspermanents
Sonde detempérature
Frein àdisque
resolver codeur
carcasse
sommaire
![Page 15: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/15.jpg)
Rotor à aimants permanents
N
N
N
SS
S
Les aimants sont disposés en tuiles.Ils peuvent être collés, vissés ou enserrés dans une frette amagnétique
Cette solution est adoptée pour des géométries longues mais étroites . On favorise les vitesses élevées.
rotor
Machine 6 pôles
![Page 16: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/16.jpg)
Rotor à aimants permanents
Pour mieux connaître ces matériaux ; se reporter au chapitre « aimants permanents »
N NS
S
rotor
Pièces polaires (concentration du flux)
aimants
Cette disposition permet d’avoir des inductions de 3 à 5 fois supérieures à la structure précédente
On peut plus facilement augmenter le nombre de pôles
Machine 6 pôles
photo
![Page 17: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/17.jpg)
Rotor à aimants permanents
aimants
Pièces polaires
![Page 18: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/18.jpg)
Stator
Carcasse
Circuit magnétique feuilletéetôle à « grains orientés »
à 3,5% de siliciumpertes fer 1,4 W/kg sous 1,8T
Pertes Pf dans le fer
222
fBme
VPf
V : volume de tôlese : épaisseur des tôles : résistivité des tôlesBm : induction maximumf : fréquence
![Page 19: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/19.jpg)
Stator
Bobinagephase 1
Bobinagephase 2
Bobinagephase 3
Machine 6 pôles
![Page 20: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/20.jpg)
StatorConstitution des pôles avec les enroulements
2 types de bobinages
Par sections
E S
Toutes les sections sont identiques
Par bobines
E S
Toutes les sections sont différentes
Chaque faisceau est logé dans une encoche
![Page 21: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/21.jpg)
Par pôlesconséquents
Par pôles
Stator
2 câblages possibles pour produire les pôles
Schéma des enroulements en bobines par pôle
E1 S1E2 E3 S2S2
Zone active
chignon
chignon
N NS S
![Page 22: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/22.jpg)
Stator
E1 S1E2S2 E3S3
Zone active
chignon
chignon
Schéma des enroulements en bobines par pôle conséquents
N NS S
![Page 23: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/23.jpg)
Stator
Pour la fabrication des enroulements on utilise :- un seul gabarit si on travaille en section- un seul gabarit par phase si on travaille en pôles conséquents
Le chignon est moins complexe à réaliser avec des bobines qu ’avec des sections.
Pour produire les pôles avec des sections on procède de la même façon que précédemment.
![Page 24: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/24.jpg)
Le frein mécanique
Disqueacier
Aimantpermanent
Entrefer 0,3 mmbobine
ressort
moyeu Surface defriction
L ’aimant produit un champ magnétique qui attire le disque acier contre la surface de friction. blocage du moteur
La bobine est alimentée en courant continu. Elle produit un champ inverse à l’aimant. Le disque acier est libéré
Le frein est du type « à manque de courant »
![Page 25: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/25.jpg)
Le frein mécanique
Avantages par rapport au frein à ressort :
- temps de blocage très rapide ( 40 ms) pour 150 à 200 ms avec les freins à ressorts.
- pas de rebondissement du disque.
- frein plus compact.
Sa vocation n ’est pas d ’effectuer des freinages dynamiques mais d ’assurer un blocage du rotor.On l ’appelle « frein de parking ».
![Page 26: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/26.jpg)
Le frein mécaniqueCaractéristique du couple de freinage Cf
24V28V16V0 Tension
d ’alimentation du frein
Cf
![Page 27: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/27.jpg)
Contrainte thermique
Attentio
n
La température de la carcasse peut atteindre des températures de 110 °C pour une température de 140 °C des bobinages
DANGER
![Page 28: La machine synchrone. Différentes appellations Machine synchrone auto pilotée (machines pilotées en courant) Moteur Brushless ou moteur sans balais Servomoteur](https://reader036.vdocuments.fr/reader036/viewer/2022062307/551d9d94497959293b8ca398/html5/thumbnails/28.jpg)
Contrainte thermiqueC ’est la classe des isolants qui détermine la température maximale admissible sur les enroulements d ’un moteur
Nécessité de surveiller la température des enroulements par sonde thermique
Classe Y A E B F H Céchauffement maximal(°C)
45 60 75 80 100 125 ...
température maximaled'emploi (°C)
90 105 120 130 155 180 > 180
Extrait de la norme C51 111
La température maximale est définie pour une température ambiante de 40°C
On retrouve principalement 3 classes d ’isolant