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Commande en tension continue variable par hacheur Un hacheur est un dispositif qui permet, à partir d'une alimentation continue, d'obtenir une tension impulsionnelle variable aux bornes du moteur.
1/ Principe: Le fonctionnement d'un hacheur peut être simulé par un organe de coupure tel qu'un interrupteur S qui: -se ferme pendant le temps t1, -s'ouvre pendant un temps t2. La diode D, dite de "roue libre", assure la libre circulation du courant dans l'induit (effet inductif) à l'ouverture de S. On obtient par un phénomène d'intégration (dû à l'inertie du moteur et des parties entraînées) une courbe en dents de scie du courant absorbé par le moteur. On peut ainsi définir un courant moyen Imoy qui varie en fonction du rapport t1/T qui permet donc de maîtriser le couple et la vitesse. t1/T=1: vitesse (et couple) maxi. t1/T=0: vitesse et couple nuls. 2/ Caractéristiques: U moyen aux bornes du Moteur = Umax * T1/T. 0<= U moyen <= Umax t1 /T = rapport cyclique. Pour obtenir une tension moyenne variable, on fait varier t1/T en gardant T constant (fonctionnement à fréquence constante) Le rendement d'un hacheur est très proche de 1. Choix de la fréquence de hachage:de 2 à 5 KHz avec des transistors. |
3/ Hacheur 4 quadrants La commande 4 quadrants utilise le principe de réversibilités des machines à courant continu. En phase décélération on utilise le moteur en dynamo pour recharger les accumulateurs, ce principe est utilisé en propulsion électrique. 3.1/ Représentation 4 quadrants: Il est possible de résumer les cas de fonctionnement du moteur dans un système d'axes orthonormés: -en ordonnées: la vitesse qui peut être positive ou négative suivant le sens de rotation, -en abscisses: le couple qui peut être positif ou négatif quant il est «résistant. Ce second cas correspond à la transformation de l'énergie cinétique des masses en rotation en énergie électrique par le moteur qui fonctionne alors en générateur (récupération d'énergie). |
3.2/ Étude du fonctionnement d'un hacheur 4 quadrants associé au moteur : Ce type de montage permet d'inverser le sens de rotation du moteur. 3.2.1/ Fonctionnement en période de démarrage ou en régime établi, le moteur entraîne la charge: 1er quadrant : Le transistor T4 est commandé en permanence. Le transistor T1 joue le rôle de hacheur, Quand T1, est passant, l'alimentation fournit du courant au moteur. Quand T1 est bloqué, l'inductance L du moteur qui a accumulé de l'énergie électrique pendant la phase précédente, restitue cette énergie au travers de D2 et T4 (fonctionnement dit en " roue libre"N) . 3eme quadrant: Pour inverser le sens de rotation du moteur (3e quadrant), il suffit de reprendre le même raisonnement, en considérant les transistors T2 (passant), T3 (hacheur) et la diode D4 (roue libre). Le transistor T2 est commandé en permanence. Le transistor T3 joue le rôle de hacheur, Quand T3, est passant, l'alimentation fournit du courant au moteur. Quand T3 est bloqué, l'inductance L du moteur qui a accumulé de l'énergie électrique pendant la phase précédente, restitue cette énergie au travers de D4 et T2 (fonctionnement dit en " roue libre"N) . 3.2.2/ Fonctionnement en freinage: La charge qui a emmagasiné de l'énergie cinétique devient entraînante . 2eme quadrant: Le moteur entraîné se comporte maintenant comme une génératrice. Le courant I1m est inversé. Le transistor T2 joue le rôle de hacheur, avec D4 durant la phase d'accumulation d'énergie dans l'inductance du moteur. Durant la phase suivante, cette énergie est renvoyée vers la source au travers de D1, et D4. 4eme quadrant: Le moteur entraîné se comporte maintenant comme une génératrice. Le courant I2m est inversé. Le transistor T4 joue le rôle de hacheur, avec D2 durant la phase d'accumulation d'énergie dans l'inductance du moteur. Durant la phase suivante, cette énergie est renvoyée vers la source au travers de D3, et D2. |