Entraînements à courant continu

Edward D. Goodman, Géza Joos

Description

Caractéristiques mécaniques des moteurs et des machines entraînées. Modélisation des éléments de l'entraînement : moteur, convertisseur statique, transducteur et régulateur. Convertisseurs statiques : contraintes associées à l'alimentation des moteurs, structures, caractéristiques de fonctionnement, critères de choix, semi-conducteurs de puissance et circuits de protection. Asservissement et compréhension des boucles de régulation d'un entraînement. Nombreux exemples.

Sujets

• Statique
• Protection
• Convertisseur
• Régulation
• Circuit
• Modélisation
• Machine
• Moteur
• Vitesse
• Électricité

Informations

• Publié par: Presses de l'Université du Québec
• Date de parution: 01 janvier 1987
• Nombre de lectures: 9
• EAN13: 9782760520561
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

ENTRAÎNEMENTS À COURANT CONTINU

Géza JOGS Edward D. GOODMAN

ENTRAÎNEMENTS

À COURANT CONTINU

en collaboration avec Jude Levasseur professeur au Collège André-Laurendeau

1987 Presses de l'Université du Québec Case postale 250, Sillery, Québec G1T 2R1

Le Fonds F.C.A.R. pour l'aide et le soutien à la recherche a accordé une aide financière pour la rédaction et l'édition de cet ouvrage, dans le cadre de sa politique visant à favoriser la publication en langue française de manuels et de traités à l'usage des étudiants de niveau universitaire.

Couverture: Jocelyne FOUCHER

ISBN 2-7605-0456-5

Tous droits de reproduction, de traduction et d'adaptation réservés ©1987 Presses de l'Université du Québec

Dépôt légal — 3e trimestre 1987 Bibliothèque nationale du Québec Bibliothèque nationale du Canada Imprimé au Canada

Table des matières

Liste des principaux symboles et indices................................................... XIII

Avant proposXV ................................................................................................. Chapitre 1 Considérations générales sur l'asservissement des machines électriques ....1 1.1 Introduction ...................................................................................................1 1.1.1 Généralités .........................................................................................1 1.1.2 Définition d'un entraînement ..............................................................2 1.2 Asservissement des machines électriques .....................................................3 1.2.1 Commande en boucle ouverte ............................................................3 1.2.2 Commande en boucle fermée .............................................................4 1.2.3 Plan d'étude ........................................................................................5 Chapitre 2 Machines à courant continu .............................................................................7 2.1 Introduction ...................................................................................................7 2.2 Caractéristiques mécaniques d'un groupe moteur-machine entraînée ......................................................................................................8 2.2.1 Couple et puissance d'une machine ....................................................8 2.2.2 Couples résistants ...............................................................................9 2.2.3 Couples moteurs ...............................................................................11 2.2.4 Point de fonctionnement ..................................................................11 2.2.5 Zones de fonctionnement du moteur — plan vitesse — couple .........................................................................12 2.2.6 Régime dynamique ..........................................................................12 2.2.7 Cas particuliers du régime dynamique .............................................15 2.2.8 Moment d'inertie de masses tournantes ...........................................16 2.2.9 Effet des engrenages sur l'inertie .....................................................18 2.3 Caractéristiques mécaniques des machines à courant continu ....................18 2.3.1 Expression générale du couple .........................................................18 2.3.2 Moteur à excitation séparée ou shunt ...............................................20 2.3.3 Moteur série .....................................................................................21 2.3.4 Moteur à aimant permanent .............................................................23 2.3.5 Comparaison des caractéristiques mécaniques ................................23

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TABLE DES MATIÈRES

2.3.6 Réglage de la vitesse d'un moteur ...................................................24 2.3.7 Zones de fonctionnement d'un moteur ............................................28 2.3.8 Choix d'un moteur ...........................................................................28 2.4 Fonctions de transfert des machines à courant continu..............................33 2.4.1 Généralités ......................................................................................33 2.4.2 Caractéristiques d'une génératrice ...................................................34 2.4.3 Fonctions de transfert d'une génératrice ..........................................36 2.4.4 Fonctions de transfert d'un moteur ..................................................38 2.4.5 Réglage de vitesse par l'induit .........................................................41 2.4.6 Réglage de vitesse par l'excitation ..................................................47 2.4.7 Réglage du courant d'induit ............................................................48 2.4.8 Cas des moteurs à excitation série ..................................................49 Exemples ........................................................................................................50 Chapitre 3 Convertisseurs de puissance........................................................................97 3.1 Introduction ...............................................................................................97 3.2 Caractéristiques et définition du convertisseur .........................................98 3.2.1 Généralités ......................................................................................98 3.2.2 Alimentation d'un inducteur .......................................................... 100 3.2.3 Alimentation d'un induit ............................................................... 102 3.2.4 Inversion du sens de rotation ........................................................ 104 3.3 Types de convertisseurs .......................................................................... 106 3.3.1 Généralités .................................................................................... 106 3.3.2 Convertisseurs rotatifs .................................................................. 106 3.3.3 Convertisseurs statiques ................................................................ 108 Chapitre 4 Convertisseurs de type alternatif — continu............................................ 111 4.1 Introduction ............................................................................................. 111 4.2 Montages monophasés ............................................................................ 112 4.2.1 Montage à voie simple : diodes ..................................................... 112 4.2.2 Montage à voie simple: thyristors ................................................. 114 4.2.3 Caractéristique entrée-sortie ......................................................... 116 4.2.4 Puissance et facteur de puissance .................................................. 116 4.2.5 Chutes de tension .......................................................................... 118 4.2.6 Commutation ................................................................................. 119 4.2.7 Chute de tension due à la commutation ........................................ 120 4.2.8 Caractéristiques en charge ............................................................ 122 4.2.9 Fonctionnement en onduleur ......................................................... 123 4.2.10 Conduction discontinue ............................................................... 124 4.2.11 Harmoniques de tension côté continu ......................................... 125

ENTRAÎNEMENTS À COURANT CONTINU

IX

4.2.12 Harmoniques de courant côté réseau ........................................... 128 4.2.13 Montage à voie double: tout thyristor .......................................... 128 4.2.14 Montage mixte ou semi-commandé ............................................ 130 4.2.15 Facteur de puissance .................................................................... 133 4.3 Montages triphasés ................................................................................... 134 4.3.1 Montage à voie simple: thyristors ................................................. 134 4.3.2 Chutes de tension en charge .......................................................... 135 4.3.3 Facteur de puissance ...................................................................... 138 4.3.4 Montage à voie double .................................................................. 139 4.3.5 Montage semi-commandé ............................................................. 144 4.4 Montages réversibles ................................................................................ 146 4.4.1 Généralités ..................................................................................... 146 4.4.2 Montage à circulation de courant .................................................. 148 4.4.3 Montage à bande morte ................................................................. 151 4.4.4 Montage à logique d'inversion ...................................................... 153 4.5 Synthèse et critères de choix d'un montage .............................................. 154 4.5.1 Généralités ..................................................................................... 154 4.5.2 Convertisseurs monophasés ........................................................... 155 4.5.3 Convertisseurs triphasés ................................................................ 155 4.5.4 Montages usuels ............................................................................ 157 4.5.5 Réseau d'alimentation .................................................................... 157 4.6 Caractéristiques dynamiques .................................................................... 159 4.6.1 Généralités ..................................................................................... 159 4.6.2 Circuit équivalent — régime dynamique ....................................... 159 4.6.3 Conduction discontinue — régime dynamique ............................. 162 Exemples ........................................................................................................ 164 Chapitre 5 Convertisseurs de type continu — continu................................................. 195 5.1 Introduction .............................................................................................. 195 5.2 Principes de fonctionnement .................................................................... 196 5.2.1 Généralités ..................................................................................... 196 5.2.2 Hacheur abaisseur de tension ........................................................ 196 5.2.3 Hacheur élévateur de tension ......................................................... 199 5.2.4 Fonctionnement sur résistance ...................................................... 202 5.3 Fonctionnement réel ................................................................................. 205 5.3.1 Généralités ..................................................................................... 205 5.3.2 Ondulation du courant de charge ................................................... 206 5.3.3 Condensateur de filtre ................................................................... 209

X

TABLE DES MATIÈRES

5.4 Réalisation d'un contacteur statique .......................................................... 211 5.4.1 Généralités ..................................................................................... 211 5.4.2 Modes de commande ...................................................................... 212 5.4.3 Circuit d'extinction d'un thyristor ................................................... 212 5.4.4 Contacteur statique à transistor ...................................................... 214 5.4.5 Réversibilité d'un hacheur .............................................................. 214 5.5 Caractéristiques dynamiques ..................................................................... 218 5.5.1 Généralités ..................................................................................... 218 5.5.2 Circuit équivalent ........................................................................... 218 5.5.3 Conduction discontinue .................................................................. 219 Exemples ......................................................................................................... 220 Chapitre 6 Semi-conducteurs de puissance.................................................................... 233 6.1 Introduction ............................................................................................... 233 6.2 Caractéristiques des semi-conducteurs ...................................................... 233 6.2.1 Généralités ..................................................................................... 233 6.2.2 Caractéristiques des diodes ............................................................ 233 6.2.3 Caractéristiques des thyristors ........................................................ 237 6.3 Protection des semi-conducteurs ............................................................... 239 6.3.1 Généralités ..................................................................................... 239 6.3.2 Problèmes thermiques .................................................................... 239 6.3.3 Protection contre les surintensités .................................................. 242 6.3.4 Protection contre les surtensions .................................................... 244 6.3.5 Groupement de semi-conducteurs .................................................. 247 6.4 Commande des thyristors .......................................................................... 248 6.4.1 Généralités ..................................................................................... 248 6.4.2 Réalisation du circuit de commande .............................................. 249 6.4.3 Impulsions de gachette ................................................................... 251 Exemples ......................................................................................................... 256 Chapitre 7 Régulation ...................................................................................................... 263 7.1 Introduction ............................................................................................... 263 7.2 Principes de régulation .............................................................................. 264 7.2.1 Généralités ..................................................................................... 264 7.2.2 Régulation élémentaire ................................................................... 264 7.2.3 Régulation à boucles convergentes ................................................ 265 7.2.4 Régulation à boucles multiples en cascade .................................... 266 7.2.5 Régulation à boucles en parallèle ................................................... 268 7.2.6 Choix d'un type de régulation ........................................................ 269