Introduction : Les moteurs à courant continu sont largement utilisés dans notre vie quotidienne, des petits appareils électroménagers aux gros équipements automobiles industriels. Il existe un grand nombre de moteurs à courant continu. Les moteurs à courant continu sont généralement divisés en deux catégories : les moteurs à courant continu à champ magnétique et les moteurs à courant continu à champ magnétique permanent.
Moteurs à courant continu avec balais et moteurs à courant continu sans balais
Comme il s’agit des deux types de moteurs souvent mentionnés, la plus grande différence entre les deux réside dans les balais. Le moteur à courant continu à balais utilise une force magnétique permanente comme stator, la bobine est enroulée sur le rotor et l'énergie est transmise par l'action mécanique du balai de charbon et de la machine à collecteur. C'est pourquoi on l'appelle moteur à courant continu avec balais, alors qu'il n'y a aucun composant mécanique tel qu'un collecteur entre le rotor et le stator du moteur à courant continu sans balais.
Le déclin des moteurs à courant continu à balais est dû au fait que les dispositifs de puissance à haute performance tels que l'interrupteur du moteur sont plus pratiques, plus économiques et plus fiables en mode de contrôle, remplaçant ainsi les avantages des moteurs à balais. Deuxièmement, les moteurs à courant continu sans balais n'ont pas d'usure des balais et présentent plus d'avantages en termes de bruit électrique et mécanique, d'efficacité énergétique, de fiabilité et de durée de vie.
Toutefois, les moteurs à balais restent un choix fiable pour les applications à faible coût. Avec le bon contrôleur et le bon commutateur, de bonnes performances peuvent être obtenues. Comme presque aucun dispositif de commande électronique n’est requis, l’ensemble du système de commande du moteur sera relativement bon marché. De plus, il peut économiser l'espace requis pour le câblage et les connecteurs, et réduire le coût des câbles et des connecteurs, ce qui est très rentable dans les applications qui ne nécessitent pas d'efficacité énergétique.
Moteurs et entraînements à courant continu
Les moteurs et les entraînements sont indissociables, en particulier ces dernières années, les évolutions du marché ont imposé des exigences plus élevées aux entraînements par moteur. Tout d’abord, il existe une exigence élevée de fiabilité. Diverses fonctions de protection sont nécessaires et une limitation de courant intégrée est nécessaire pour contrôler le courant du moteur lorsque celui-ci démarre, s'arrête ou cale. Ce sont toutes des améliorations en termes de fiabilité.
Les algorithmes de contrôle d'entraînement à haut rendement, tels que la technologie de contrôle numérique de rotation du moteur obtenue grâce au contrôle de vitesse et de phase, et la technologie de contrôle de positionnement de haute précision requise par les actionneurs, sont indispensables pour le développement de systèmes d'application de moteur hautes performances. Cela nécessite des algorithmes de contrôle de lecteur efficaces que les concepteurs peuvent facilement utiliser. Et désormais, de nombreux fabricants matérielront directement l'algorithme et l'appliqueront au circuit intégré du pilote, ce qui est plus pratique à utiliser pour les concepteurs. La conception pratique du lecteur est désormais plus populaire.
La stabilité nécessite également le soutien de la technologie de conduite. L'optimisation de la forme d'onde de pilotage a un impact important sur la réduction du bruit et des vibrations du moteur. La technologie de conduite par excitation adaptée à divers circuits magnétiques de moteurs peut réduire considérablement la stabilité des moteurs lors du travail. De plus, il s’agit de la recherche continue d’une consommation d’énergie réduite et d’une efficacité plus élevée.
Le rôle de la commande en demi-pont, une méthode de commande typique pour les moteurs à courant continu, est de générer des signaux de déclenchement CA via des tubes de puissance, générant ainsi des courants importants pour entraîner davantage le moteur. Comparés aux circuits de commande en pont complet, les circuits de commande en demi-pont sont relativement peu coûteux et plus faciles à former. Les circuits en demi-pont sont sujets à la détérioration de la forme d'onde et aux interférences entre les conversions d'oscillation. Les circuits en pont complet sont plus chers et plus complexes, et il n'est pas facile de produire des fuites.
Le populaire variateur PWM est déjà une solution de pilotage largement utilisée dans les moteurs à courant continu. L'une des raisons est qu'elle peut réduire la consommation d'énergie de l'alimentation électrique d'entraînement et qu'elle est de plus en plus largement utilisée. De nombreuses solutions PWM de moteur ont désormais atteint un niveau élevé en améliorant le cycle de service, la couverture de fréquence et la réduction de la consommation d'énergie.
Lorsque les moteurs à balais sont entraînés par PWM, la perte de commutation augmentera avec l'augmentation de la fréquence PWM. Lors de la réduction de l’ondulation du courant en augmentant la fréquence, il est nécessaire d’équilibrer la fréquence et l’efficacité. Le variateur PWM à excitation sinusoïdale du moteur sans balais est également une excellente solution en termes d'efficacité, bien qu'il soit plus compliqué.
Résumé
À mesure que les exigences fonctionnelles du marché des terminaux évoluent, les exigences en matière de performances et d'efficacité énergétique des moteurs à courant continu augmentent progressivement. Qu'il s'agisse d'un moteur à courant continu à balais ou d'un moteur à courant continu sans balais, il est nécessaire de sélectionner la technologie d'entraînement appropriée en fonction des besoins de la scène pour obtenir un fonctionnement du moteur plus fiable, stable et efficace.
