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3- L’entraînement 3-4- Les moteurs Il est donc nécessaire de développer un couple suffisant pour vaincre les couples résistants (machine et moteur) et mettre en mouvement l’ensemble des inerties (moteur et charge). Quand le rotor atteint le pôle suivant (réel ou virtuel) qui correspond à une nouvelle position d’équilibre, il y a inévitablement un dépassement de la position et une oscillation parasite avant d’atteindre la position finale. Un changement de position typique est représenté Figure 37. Figure 37 Changement de position du rotor La limite de vitesse de rotation sera atteinte si la commande de changement de pas arrive avant que le rotor ait eu le temps d’atteindre sa position d’équilibre. Cette limite sera fonction du couple résistant et de l’inertie de l’ensemble de la chaîne cinématique. Couple à l’arrêt Le moteur pas-à-pas dans sa version à aimants ou composite présente un couple à l’arrêt en absence d’alimentation, nommé couple de détente, ce qui pour nombre d’applications est une caractéristique intéressante. Ce couple peut être augmenté de manière significative si les bobines sont alimentées; on parle alors de couple de maintien. On obtient le même effet avec un moteur à réluctance variable, mais cela conduit à maintenir l’alimentation des bobines. L’inconvénient est la puissance dissipée dans le moteur qui réduit le rendement de la motorisation. Cependant, les bobines étant localisées au stator, la dissipation est optimale et ce fonctionnement peut être prolongé. Courbes de couple d’un moteur pas-à-pas Couple Cr Inertie Ic Figure 38 Courbes typiques d’un moteur pas-à-pas Vitesse Vitesse La vitesse d’utilisation d’un moteur pas-à-pas dépend de la charge entraînée ainsi que du mode de commande du moteur. Les courbes typiques d’un moteur pas-à-pas Figure 38 représentent le domaine de fonctionnement. La courbe verte correspond à un fonctionnement marche/arrêt sans perte de pas avec une inertie de la charge égale à 0 (moteur à vide). Dans ce cas de fonctionnement, l’annulation de la commande entraînera un arrêt immédiat du moteur dans sa dernière position. La courbe bleue représente l’inertie maximale possible en fonction de la vitesse. Dans la pratique, pour une charge donnée d’inertie connue Ic, on aura un point d’intersection qui déterminera le décalage de la courbe de couple représentée en pointillés verts. Sur l’axe vertical est porté le couple résistant (Cr), ce qui détermine sur la courbe verte en pointillés la vitesse maximale sans perte de pas. 24 La courbe rouge représente la vitesse maximale (à inertie nulle) à laquelle le fonctionnement est possible, mais où un arrêt de la commande se fera inévitablement avec perte de pas. Le présent document est la propriété des entreprises qui ont contribué à sa rédaction et du GIMELEC. Il est protégé par le droit d’auteur. Il ne peut être reproduit , modifié, diffusé, exploité sans l’autorisation écrite des propriétaires.
3- L’entraînement 3-4- Les moteurs L’arrêt ne sera possible qu’en réduisant progressivement la vitesse dans le domaine limité par la courbe verte et l’annulation de la commande entraînera, bien entendu, l’arrêt du rotor dans une position stable, sans perte de pas. Le ralentissement sera d’autant lent que l’inertie de la charge est élevée. Au-delà de la courbe rouge, le fonctionnement est impossible. Domaine d’application des moteurs pas-à-pas Les moteurs pas-à-pas sont disponibles dans une gamme de puissance variant de quelques watts (moteurs à réluctance variable) à environ 2 kW (moteur composite). Ils peuvent être fournis en version antidéflagrante pour utilisation en zones dangereuses, recevoir un réducteur et, si nécessaire, être équipés d’un frein. Le fonctionnement se fait en boucle ouverte, c’est donc une solution particulièrement économique. Le fonctionnement correct implique, cependant, qu’aucune perte de pas n’intervienne. Pour cette raison, ils sont parfois équipés d’un codeur qui est utilisé comme élément de sécurité, si un risque de perte de pas est envisageable (en cas d’un surcouple accidentel). Le nombre de pas par tour est couramment compris entre 200 et 10 000. Les moteurs pas-à-pas sont particulièrement adaptés à un fonctionnement à basse vitesse et/ou à couple élevé . Ils présentent une résolution élevée, une grande rigidité et un dépassement réduit. En étant capables d’accélération rapide avec une excellente dynamique, ils sont adaptés aux fonctionnements réclamant des arrêts/marches fréquents. Leur conception permet un déséquilibre vis-à-vis des inerties et une tolérance accrue envers les variations de charge. La possibilité d’entraînement direct, sans réducteur et le fonctionnement en boucle ouverte en font une solution particulièrement économique. Le présent document est la propriété des entreprises qui ont contribué à sa rédaction et du GIMELEC. Il est protégé par le droit d’auteur. Il ne peut être reproduit , modifié, diffusé, exploité sans l’autorisation écrite des propriétaires. 25
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Édition novembre 2012
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