Table des Matières
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Introduction
Mentor II est la dernière famille de variateurs de vitesse industriels à
courant continu entièrement contrôlés par microprocesseur. La plage de
courant de sortie est comprise entre 25 et 1850 A. Tous les modèles ont
les mêmes caractéristiques de commande, surveillance, protection et
communications série.
Toutes les unités sont disponibles en configuration asymétrique ou à
quatre cadrans. Les variateurs asymétriques peuvent fonctionner
uniquement en marche avant. Les variateurs à quatre cadrans
fonctionnent aussi bien en marche avant qu'en marche arrière. Les deux
types de variateurs sont munis d'une commande complète de vitesse du
moteur et/ou du couple ; les variateurs à quatre cadrans permettent une
commande complète dans les deux sens de rotation.
Les paramètres de fonctionnement peuvent être sélectionnés et
modifiés par le biais du clavier ou par la liaison de communication série
(interface). Le code de sécurité à trois niveaux permet de protéger
l'accès à l'écriture ou à la modification des valeurs de paramètres.
3.1
Commande du moteur à courant
continu
La vitesse, le couple produit et la direction de rotation sont les fonctions
qui doivent être contrôlables dans un moteur à courant continu. La
vitesse est proportionnelle à la force contre électromotrice de l'induit et
inversement proportionnelle au flux du champ. Le couple est
proportionnel au courant d'induit et au flux du champ. La direction de
rotation dépend simplement des polarités relatives de l'induit et des
tensions d'excitation. Il est donc nécessaire de contrôler :
1. La tension d'induit ; la force contre électromotrice est une
composante de la tension d'induit. Par conséquent, en
présupposant que le champ est une constante, le contrôle de la
tension d'induit permet le contrôle absolu de la vitesse tant que la
tension n'a pas atteint la valeur maximum pour laquelle l'induit a été
conçu. Le courant d'induit est aussi fonction de la tension d'induit, de
sorte que, dans la plage des vitesses correspondant aux valeurs de
tension maximum, la régulation du couple dépend également de la
tension. À condition que le champ soit excité à fond, la disponibilité
du couple maximum est normalement maintenue entre la vitesse
nulle et la tension d'induit maximum (vitesse de base).
2. La tension d'excitation ; celle-ci détermine le courant d'excitation, et
par conséquent le flux du champ. Si la tension d'excitation peut être
modifiée indépendamment de la tension d'induit, la vitesse peut être
augmentée jusqu'à la pleine puissance (tension d'induit complète)
au-delà du point où la tension d'induit appliquée et le courant sont
au maximum. Le couple étant directement proportionnel au flux du
champ, le couple maximum est réduit si la vitesse est augmentée
par l'affaiblissement du champ.
Ainsi, de manière générale, un variateur de vitesse à courant continu
permet de contrôler la tension appliquée à l'induit du moteur, et donc le
courant fourni au moteur. Il est possible d'équiper le variateur de moyens
pour le contrôle du champ si des vitesses supérieures à la vitesse de
base sont requises. Il est aussi possible d'exploiter un contrôle séparé
du champ dans la gamme de fonctionnement et jusqu'à la vitesse de
base afin d'obtenir un contrôle majeur de la vitesse et du couple pour
des applications de moteur plus complexes. Avec une rétroaction
adéquate, le contrôle de position devient possible.
3.2
Principes du variateur de vitesse
Une tension monophasée appliquée à un pont de redresseur à thyristor
(SCR) bien contrôlé et une charge résistive produisent un courant
intermittant, lancé par l'amorçage du thyristor (SCR) et interrompu lorsque
la tension d'alimentation passe par zéro à la fin de chaque demi-cycle.
La tension maximum est produite quand l'angle d'amorçage est
complètement avancé, c'est-à-dire quand f dans la Figure 3-1 devient zéro.
Le retard de l'angle d'amorçage réduit la sortie de courant. Quand la charge
est inductive, comme dans un moteur, ou quand l'angle d'amorçage est
suffisamment avancé, le courant devient continu. Typiquement, le courant
est décalé par rapport à la tension, en partie à cause de la nature inductive
de la charge, et en partie à cause du retard de l'angle d'amorçage.
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Figure 3-1 Réponse d'un redresseur à thyristor contrôlé par courant
monophasé fournissant une charge fortement inductrice
CC
Figure 3-2 Configuration typique pour l'inversion d'un variateur à
courant continu (cc) « asymétrique » à l'aide d'une paire
de contacteurs verrouillés dans le circuit de l'induit
AC
3.3
Inversion de marche
L'inversion de la rotation peut être effectuée de deux manières, en
fonction du type de configuration du pont du variateur. La configuration
la plus simple pour une bonne régulation d'un pont de thyristor (SCR)
alimenté par une tension AC tri-phasée consiste en un pont à forme
d'onde entière (full-wave), mais elle ne permet pas d'inverser la polarité
de la sortie. Pour qu'une inversion de marche puisse être effectuée sur
ce type de variateur, à un cadran ou asymétrique, celui-ci doit être
équipé d'un dispositif permettant de commuter de l'extérieur les bornes
du moteur, comme indiqué à la Figure 3-2. Ce système simple est une
solution pratique et adéquate pour certaines applications.
Si toutefois l'application du moteur nécessite un contrôle complet du
fonctionnement du moteur dans les deux directions, avec possibilité
d'inverser rapidement et fréquemment le couple moteur, il faut avoir
recours à deux ponts anti-parallèles Figure 3-3. Cette configuration, à
quatre cadrans, permet un contrôle complet avant/arrière du variateur et
du frein sans recours à des contacteurs d'inversion Figure 3-4.
Si un variateur asymétrique requiert un dispositif de freinage, un circuit
externe doit être prévu Figure 3-5 (freinage dynamique). Dans ce cas, la
décélération n'est ni contrôlée, ni linéaire.
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AC
Onde de courant
fondamentale
f
f
=
angle d'amorçage
Alimentation
AC du champ
Guide d'utilisation Mentor II
Charge à
CC
induction
M
Numéro d'édition : 13
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