LES COMMANDES DE MOTEUR

Last updated on mars 13th, 2024 at 02:50 am

Tout moteur électrique, quelle que soit sa taille ou sa fonction, nécessite un mécanisme de commande. Les moteurs ont une grande variété de tailles et d’applications. On trouve des moteurs simples dans les appareils ménagers tels que les sèche-cheveux dans la salle de bains, les centrifugeuses dans la cuisine et les perceuses dans le garage. Ces appareils nécessitent des commandes simples, telles qu’un simple interrupteur marche/arrêt. Des commandes de moteur beaucoup plus complexes sont utilisées dans des applications telles que les imprimantes 3D, les machines CNC et les robots soudeurs.

La commande de moteur la plus simple est un interrupteur ordinaire qui relie le moteur à la source d’alimentation. Ce peut être soit un interrupteur manuel ou un relais connecté à un capteur automatique pour fournir une logique de démarrage ou d’arrêt du moteur. À une autre échelle, il peut y avoir des commandes de moteur très complexes, qui commandent de nombreux moteurs couplés à une grande variété de capteurs pour fournir une logique pour le fonctionnement des moteurs.

Les commandes de moteur peuvent remplir de nombreuses fonctions telles que le démarrage ou l’arrêt automatique ou manuel d’un moteur électrique, le réglage de sa vitesse, de sa direction ou le contrôle du couple le cas échéant. Il assure les fonctions essentielles de protection du moteur contre toutes conditions ambiante ou de fonctionnement défavorables. Certaines commandes de moteur sont intégrées dans un système complexe de contrôle en boucle fermée.

Classification des systèmes de commande des moteurs

La commande manuelle

Les commandes manuelles sont généralement des dispositifs très simples qui relient le moteur directement à la ligne électrique. Une commande manuelle peut être simplement un interrupteur connecté en série avec un moteur. Dans le cas des commandes manuelles, les opérateurs doivent se rendre physiquement à la commande pour la faire fonctionner. Une commande manuelle peut ou non être équipée d’une protection contre les surcharges ou d’un système de déconnexion en cas de sous-tension..

La commande semi-automatique

Une commande semi-automatique est un dispositif beaucoup plus complexe et peut avoir plusieurs bouton-poussoirs, interrupteurs et capteurs pour commander le fonctionnement d’un démarreur de moteur. Le démarreur est relié au moteur, qui est relié à un panneau de contrôle situé à l’écart du démarreur et du moteur. Bien que l’opérateur doit initier toutes les actions telles que le démarrage et l’arrêt du moteur, elles peuvent aussi être déclenchées à distance.

La commande automatique

Une commande automatique est un dispositif sophistiqué qui, une fois que l’opérateur a réglé les paramètres de fonctionnement, commande automatiquement le fonctionnement du moteur.

Un exemple simple est le système de commande d’un climatiseur domestique. L’utilisateur règle la température, la vitesse du ventilateur et le sens du flux d’air. La commande s’assure ensuite que l’appareil maintient la température et le flux d’air corrects en faisant fonctionner automatiquement les moteurs du ventilateur et du condenseur du climatiseur.

Même dans ces appareils courants, les commandes sont dotées de dispositifs de sécurité tels que des protections contre les surcharges de courant et de tension, qui arrêtent automatiquement l’appareil en cas de conditions de fonctionnement dangereuses. 

Les différents types de commandes de moteur

Les démarreurs de moteur

Les petits moteurs peuvent être démarrés par un simple interrupteur électrique qui est branché sur une prise de courant. Cependant, les plus gros moteurs nécessitent des démarreurs, qui sont des unités de commutation spécialisées nécessaires à l’alimentation du moteur électrique. Une fois alimentées, leurs bornes d’alimentation sont directement connectées à la source de courant. Les très gros moteurs qui nécessitent une tension variable ont des disjoncteurs de puissance comme dispositifs de démarrage.

Les démarreurs à tension réduite

Il s’agit de types spéciaux de commandes de moteur dans lesquels deux ou plusieurs démarreurs sont utilisés pour démarrer un moteur à une tension inférieure. Cela permet de réduire le couple au démarrage et d’atténuer le courant de démarrage élevé. Après avoir atteint une vitesse prédéterminée, la pleine tension est appliquée au moteur.

Les entraînements à vitesse variable

C’est ce qu’on appelle aussi le variateur de vitesse. Ce type de commande de moteur permet à l’opérateur d’ajuster la vitesse d’entraînement en fonction de la charge du moteur. Ce sont des dispositifs complexes comportant plusieurs composants tels qu’un régulateur de vitesse, un convertisseur de puissance et d’autres dispositifs auxiliaires pour commander le moteur électrique.

Les commandes intelligentes

Il s’agit de systèmes intelligents basés sur des microprocesseurs qui commandent la puissance des appareils qui utilisent des moteurs électriques.  Ces commandes détectent la charge sur le moteur et adaptent le couple à la charge correspondante.  Cela se fait par une gestion intelligente, mais complexe de la tension et du courant pour pouvoir commander efficacement le moteur.

Servocommande

Les servocommandes sont des dispositifs assez sophistiqués qui sont utilisés dans une grande variété d’applications de commande de moteurs. Ils disposent d’un contrôle précis en boucle fermée de la position et de la vitesse et sont utilisés pour commander des servomoteurs à courant alternatif et à courant continu. Ces commandes sont dotées de boucles de contrôle complexes à rétroaction et de capteurs précis pour commander le mouvement précis des moteurs.

Les fonctions des commandes de moteur

Le démarrage

Le démarrage du moteur est l’une des principales fonctions d’une commande de moteur. La méthode la plus simple est le démarrage direct. Cela se fait en connectant le moteur directement à la ligne électrique. Dans certains cas, le moteur peut être amené à démarrer à faible vitesse, puis à accélérer à pleine vitesse après un certain temps. Dans d’autres cas, le courant ou le couple doit être contrôlé pendant le démarrage, ce qui nécessite une commande de moteur plus complexe.

L’arrêt

Une fois démarré, un moteur doit être arrêté à un moment donné. Le moyen le plus simple est de déconnecter le moteur de la source d’alimentation, ce qui l’arrêtera. Dans certains cas, les moteurs peuvent être amenés à s’arrêter rapidement ou il peut être nécessaire de maintenir la charge. Ces fonctions sont accomplies par des commandes ou des dispositifs mécaniques plus complexes.

Le mouvement par impulsions ou la marche par à-coup

Une fonction encore plus complexe est le mouvement par impulsions ou la marche par à-coup d’un moteur avec brusques sursauts de puissance. Cela est généralement nécessaire pour positionner une charge à un endroit précis. La différence entre le mouvement par impulsions et la marche par à-coup réside en ceci : dans le mouvement par impulsions, la tension de ligne complète est appliquée au moteur, mais dans la marche par à-coup, la connexion à l’alimentation est à tension réduite.

La commande de vitesse

Si une vitesse variable du moteur est requise par un système, un moyen courant est d’utiliser une commande à fréquence variable utilisant des moteurs à courant alternatif. Elle peut également être réalisée dans un moteur à courant continu en faisant varier la tension appliquée. Dans certains cas, un embrayage à courant continu est préférable.

Le moteur et la protection de circuit

Une fonction très importante des systèmes de commande est de protéger le moteur et ses composants de circuit. Des fusibles, des disjoncteurs et des relais de surcharge sont utilisés pour assurer cette protection. Même le plus simple des circuits de commande de moteur, assure certaines fonctions de protection du moteur telles que la protection contre les surintensités, la surchauffe et la coupure des surtensions et sous-tensions.

La précision de la commande du moteur

Dans certaines applications, la précision de la commande du moteur est primordiale. Par exemple, un robot industriel effectuant du soudage nécessite une très grande précision dans la commande du moteur.  Les systèmes de commande de moteur de haute précision nécessitent des capteurs précis et fiables et des chemins robustes, car les données sensibles doivent passer par des câbles sur de longues distances.

La protection contre les surtensions

Les pics de tension ou les surtensions surviennent lorsque les champs magnétiques s’effondrent en cas de coupure du courant. Ces pics de tension peuvent endommager les composants du circuit. Le problème est plutôt grave lorsque le système de commande est basé sur un microprocesseur, qui est très sensible aux pics de tension et aux surtensions. Des varistances à oxyde métallique (MOV), qui sont des résistances sensibles à la tension, sont utilisées dans ces circuits pour assurer une protection contre les surtensions.