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Motoréducteurs CC sans balais

Définition: Le variateur de fréquence auto-contrôléL’utilisation d’un moteur sinusoïdal PMAC (courant alternatif à aimant permanent) est appelée entraînement de moteur à courant continu sans balai. Le moteur à courant continu sans balai présente certains avantages: pratiquement, ils ne nécessitent aucun entretien et ont une longue durée de vie. Ils ont également une basse fréquence, une faible inertie et faible frottement, ainsi que de faibles interférences radio et bruit. Le seul inconvénient de l’entraînement est leur coût élevé et leur faible couple de démarrage.

Le moteur à courant continu sans balai est utilisé dans le recordlecteurs, le lecteur de bande pour les enregistreurs, le lecteur de broche dans les disques durs pour les ordinateurs et les lecteurs de faible puissance dans les instruments de périphériques et les systèmes de contrôle des ordinateurs. Ils ont également des applications dans l'aérospatiale, le biomédical et la conduite de ventilateurs de refroidissement, etc.

La coupe transversale d'un triphasé bipolaireLe moteur PMAC trapézoïdal est illustré dans la figure ci-dessous. Cet entraînement a un rotor à aimant permanent avec un arc polaire large. Le stator de l’entraînement comporte un enroulement à trois pôles qui est déplacé de 120º et chaque enroulement de phase s’étend sur 60º de chaque côté.

coupe transversale-pmac-motor

La tension induite en trois phases est indiquée dansla figure ci-dessous. La raison pour laquelle la forme d'onde trapézoïdale est obtenue est que, lorsque le rotor tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la rotation jusqu'à 120º de la position de tous les conducteurs supérieurs de la phase A reliera le pôle sud et tout le bas de la phase A reliera le pôle Nord.

formes d'onde de tension

La tension induite en phase A sera la mêmelors des rotations à 120º et au-delà de 120º, certains conducteurs se trouvent dans le pôle nord de la liaison supérieure et d’autres dans le pôle sud. De même, la tension induit dans les conducteurs inférieurs. La tension d'onde induit en phase A une inversion linéaire dans la prochaine rotation de 60º. De même, la tension induit dans les phases B et C.

Le moteur à courant continu sans balai utilise une source de tensionl’onduleur et le moteur PMAC trapézoïdal illustrés dans la figure ci-dessous. Les enroulements du stator sont connectés en étoile. La forme d'onde de la tension de phase d'un moteur PMAC trapézoïdal est illustrée dans la figure ci-dessous.

schéma brushless dc-motor-drive-1

L’enroulement du stator est alimenté par une impulsion de courant,et chacune des impulsions avait une durée de 120º et était située dans la région où la tension induite est constante et maximale. La polarité de l'impulsion de courant est la même que celle de la tension induite. Le flux d'entrefer est constant et la tension induite est proportionnelle à la vitesse du rotor.

brushless-dc-motor-drive-equation-1

Au cours de chaque 60º interne, le courant entre dans une phase et sort d’une autre phase. Par conséquent, la puissance fournie au moteur dans chacun de ces intervalles est exprimée comme suit:

brushless-dc-motor-drive-equation-2

Le couple développé par le moteur

brushless-dc-motor-drive-equation-3

La forme d'onde du couple est donnée par la figureindiqué ci-dessous. Le couple est proportionnel aux flux de courant dans les liaisons de puissance CC. La coupure régénérative de l’entraînement est obtenue par inversion du courant de phase et donc de la source de courant I sera également inverser. L’énergie passe de la machine à l’onduleur et de l’onduleur à la source CC.

couple forme d'onde

Lorsque la vitesse de conduite inversait la polarité deinduit des tensions inversées et le variateur fournit un fonctionnement en freinage par récupération, et lorsque le sens du courant est inversé, le fonctionnement en moteur est obtenu. Les formes d'onde actuelles sont illustrées dans la figure ci-dessous.

forme d'onde de courant

Types de moteur à courant continu sans balais

L'entraînement par moteur à courant continu sans balai est principalement classé en deux types, à savoir l'entraînement par moteur à courant continu sans balai à faible coût et l'entraînement par moteur à courant continu sans balai monophasé. Leurs types sont expliqués en détail ci-dessous.

Moteur à courant continu sans balais à faible coût

Ce lecteur a seulement trois transistors et troisconvertisseur de diode qui ne peut fournir qu'un courant ou une tension positive au moteur triphasé. La tension et le courant induits fournis au moteur pour le fonctionnement en moteur et en freinage. Lorsque des impulsions de courant positives de 120º sont fournies au moteur, l'action moteur est obtenue dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsque ces impulsions sont décalées à 180º, l’action de freinage est obtenue

entraînement par moteur triphasé sans balais à faible coût
Le courant de phase A est contrôlé par le thyristor Tr1 et la diode D1. Quand tr1 est sur la source V est connecté à travers l'enroulement A et le taux de variation de IUNE est positif. Quand tr1 est éteint courant iUNE roues libres à travers la diode D1 et taux de variation de iUNE est négatif. Ainsi, pendant la période de 0 à 120º, Tr1 peut être alternativement allumer et éteindre. Donc ce courant jeUNE est fait pour suivre un courant de référence rectangulaire iUNE dans une bande d'hystérésis.

Moteur à courant continu sans balais monophasé

Le moteur monophasé à courant continu sans balai estmontré dans la figure ci-dessous. Considérons que le moteur est alimenté par le convertisseur monophasé demi-pont avec une forme d'onde de courant rectangulaire, comme indiqué sur la figure.

entraînement par moteur monophasé sans balais

Le couple produit par le moteur a une grandeondulation. Lorsque le moteur tourne à grande vitesse, le couple ondulé sera filtré par l'inertie du système de charge du moteur qui donne une vitesse uniforme.

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