Mise en parallele de deux moteurs à courant continu

Bonjour,

Je suis actuellement en école d'ingénieur, et travail sur un nouveau projet où je rencontre quelques problèmes dans mon étude.



Voici les renseignements important:

- J'ai un moteur à courant continu alimenté par un pont a 6 thyristors avec les caractéristiques suivant (Un=110V; In=4A et N=1500 tr/min).

- Je souhaite le remplacer par 2 moteurs à courant continu qui seront monté sur le même arbre. Les caractéristiques sont Un=110V et In=2.3A.



Ce que je me demande c'est dans quelle mesure les deux moteurs une fois solidarisés peuvent être utilisés et comment gérer la commande de chacun afin de pouvoir avoir les caractéristiques de l'ancien moteur.

Je ne souhaite pas modifier mon entrée de commande par rapport à ce qui existait, c'est à dire une tension de consigne entre 0 et 7.5 pilotant la tension de sortie du convertisseur.





Il me semble évident que l'on ne peut pas utiliser l'ancienne commande en tension mais qu'il faudrait passer par une commande en courant afin d'équilibrer et de répartir les couples. Je pense qu'il faut que les deux convertisseurs "dialogue" entre eux afin qu'il délivre au même instant le même courant.



Est ce que quelqu'un a déjà travaillé sur un système du même type et pourrai me conseillé pour mon étude.

Merci d'avance pour toute suggestion et critique.

Bonjour

Tu n'as pas donné le type de charge de l'arbre mécanique de ce moteur , ce qui est quand même un élément fort imporetant pour la stabilité du système.
Tu n'as pas dit non plus comment se fait l'excitation de ce moteur .
Tu parles d'une tension de commande de 0 à 7,5 V et d'un moteur 1500t/mn .. s'agit-il d'une commande en vitesse de 0 à 1500 t/mn ? - en boucle ouverte ou en en boucle fermée avec une tachymétrique par exemple ?
Le fonctionnement est assuré dans combien de quadrants ?

Citation :

Je souhaite le remplacer par 2 moteurs à courant continu qui seront monté sur le même arbre. Les caractéristiques sont Un=110V et In=2.3A.

Trés mauvaise idée , à tout point de vue point de vue , surtout montés sur le même axe.
Quant à vouloir remplacer une commande en tension par une commande en courant, encore plus complexe , car avec la commande en tension, la vitesse est à peu prés l'image de la tension (à excitation constante), ce qui n'est pas vrai avec une commande en courant.
Je serais curieux de connaître le but de cette idée (étude théorque scolaire ou application réelle ?)

Enfin, pense qu'il te faudra gérer tous les transitoires de charge, y compris les phases de démarrage/ arrêt

Ce n'est pas une affaire simple, mais ce sera une affaire complexe, et certainement longue à mettre au point ( stabilité, protections des moteurs, )

Celà me rappelle le dicton bien connu : "Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué )

Cordialement

Bonjour,
Je suis aussi curieux de savoir pourquoi remplacer 1 moteur par deux moteurs?
Peut etre parce que tu as besoin de plus de couple? d'ou les 4.6 A au lieu des 4A.
Si ces deux moteurs sont identiques il est possible de les alimenter en //avec ton alim (si elle est assez puissante) et de les coupler mécaniquement (à condition de bien respecter les sens de rotation). Dans ce cas de figure, il s'agit d'un pilotage en tension donc de la vitesse. Ce mode de fonctionnement ne necessite pas de liaison entre les convertisseurs puisqu'il n'y en a qu'un et les courants se répartissent "naturellement" entre les moteurs. C'est un montage a réserver à des applis ne necessitant pas de dynamiques importantes dans l'idéal avec des moteurs à aimants permanents ou a défaut à exitation indépendante.
Si tu as besoin d'une parfaite maitrise du couple ou de la vitesse les choses vont etre beaucoup plus compliquées.
Bon courage

Bonjour à tous, et merci beaucoup pour vos réponse.
Désoler de ne pas avoir pu répondre plus tôt. Le projet avance doucement, je vous met en pièce joint le schéma bloc retenue pour l'asservissement du système.
je dois faire la carte électronique de ce schéma bloc et je rencontre quelque difficulté pour dimensionner mes divers équipement. La carte électronique que je dois faire est la carte qui "attaque" la commande des convertisseurs (0 à 7.5 V) et récupère l'information de la sonde de courant pour eventuellement modifier la consigne de commande de chacun des convertisseurs.
L'idée est d'avoir une entrée en tension de 0 à 15 V de la diviser par 2 et d'attaquer deux montages (un en additionneur avec la différence de sortie et l'autre en soustracteur avec la différence de sortie).
L'idée est de faire passer les 2 câbles dans une sonde à effet hall, l'un dans un sens, l'autre dans l'autre ce qui permet d'avoir la différence de courant entre les 2 moteurs.
Ensuite on rajoute la moitier de la différence à un moteur et on le soustrait à l'autre. La différence de courant pouvant être positive ou négative selon quel le courant dans les moteurs.
Pouvez vous me dire ce que vous pensez de ma carte électronique? je ne sais pas du tout si elle est bonne, si mes résistances sont les bonnes, quelle composant je dois prendre.
Merci d'avance pour votre aide.

je n'arrive pas a mettre mes pièce joints
Donner moi vos adresses mail si vous les souhaités

Ci joint les documents associé; merci d'avance pour vos réponses





https://i.servimg.com/u/f25/11/65/64/75/carte_11.gif



https://i.servimg.com/u/f25/11/65/64/75/schama11.gif

Bonjour

Puisque le projet d'électrotechnique avance , pas de problème donc.
C'est peut-être pour celà d'ailleurs que tu n'as pas jugé nécessaire de répondre aux questions posées, qui elles, touchaient plainement le domaine de la motorisation électrique ( mécanique et électrique ).

De plus, l'absence de présentation, pourtant fortement préconisée, nous empèche de cerner tes compétances sur ces sujets, et donc de centrer nos réponses.

Il semble que ton problème se déplace vers un problème de conception et de dimentionnement d'un circuit électronique ... c'est à dire un peu en dehors des spécialités de ce forum.

Cordialement

Bonjour, Merci beaucoup pour ta réponse si rapide.
Visiblement j'ai du oublier quelques étapes, je vais donc remédier à cela tout de suite.
En ce qui concerne ma présentation, je pense l'avoir fait au début du sujet en disant que j'étais en école d'ingénieur et que donc mes connaissances sont plutôt théorique mais pas pratique. Il mes reste beaucoup de chose à apprendre.

Pour répondre à l'ensemble des questions posée:
- Le type de charge du moteur n'est pas défini, mais n'est pas utile pour l'asservissement
- l'excitation du moteur est fixe (aimant permanent)
- La tension de commande de 0 à 7,5 est l'entrée de commande de la carte de commande des convertisseurs.
- Le fonctionnement n'a pas besoin d'être assurer dans les 4 quadrants. le type de convertisseur utilisé est un pont à 6 thyristors
- Le but est de faire un asservissement en courant et d'équilibrer les couples dans chacun des moteurs.
- L'idée de monter les 2 moteurs sur un arbre ne peut pas être remis en question puisque c'est mon sujet d'étude défini par le corps enseignant. c'est donc une étude théorique avec réalisation réel.

il est vrai que mon problème se déplace sur de la conception et du dimensionnement de circuit électronique, mais il me semble que tout système à une part de dimensionnement et de conception, de mécanique et d'électrique.
J'espère sincèrement avoir répondu à l'ensemble des questions posée, je vous pris de m'excusez de ne le faire que maintenant.
Merci

Bonjour

Je pensais qu'un étudiant en fin de cycle d'étude supérieure savait se présenter :
- dans la zone du forum prévue à cet effet, et non au milieu d'un fil technique https://www.electrotechnique-fr.com/f34-presentez-vous-charte-du-forum
- et avec quelques infos ..

Citation :

je pense l'avoir fait au début du sujet en disant que j'étais en école d'ingénieur

je connais beaucoup d'écoles d'ingénieurs .... depuis le béton armé, la mécanique, l'hydraulique, ....
d'autant que je trouves étrange les questions posées concernant ta carte (l'étectronique, ou tout au moins les circuits analogiques linéaires ne font-ils pas partie de ta formation ?

Je suppose aussi que l'on a du t'apprendre à présenter un projet, le placer dans son contexte, l'exposer, préciser les points "durs" , et surtout ne pas confondre :
- le besoin et les performances exigées ...
- les contraintes imposées ...,
- et tes contraintes personnelles ....

Une présentation floue est peut-être acceptable pour une formation type "bac pro", elle ne l'est pas pour un futur cadre de l'industrie ....
Et ne pas dire, par exemple

Citation :

Je souhaite le remplacer par 2 moteurs à courant continu

puis ultérieurement

Citation :

L'idée de monter les 2 moteurs sur un arbre ne peut pas être remis en question puisque c'est mon sujet d'étude défini par le corps enseignant

... celà aurait déjà levé les interrogations de deux contributeurs ...

Quant à dire

Citation :

Le type de charge du moteur n'est pas défini, mais n'est pas utile pour l'asservissement

, je pense que c'est un peu osé ... comment définir un asservissement et sa stabilité si tu ne connais pas le type de charge ?

Dans ta solution d'asservissement, comment définir :
- les gains ( commande en tension avec fonction de transfert inconnue, et correction en courant ...)
- le dimentionnement du filtre passe-bas ....
Mais je reste persuadé que ton cursus d'étudiant devrait te permettre de préciser tout celà ....

Cordialement

Merci pour ton aide.

Bonjour

Je crois que n'as pas compris le "message" que je voulais te faire passer ....
Une approche par le besoin, les contraintes , ...

De ce que je constate, tu ne travailles pas seul, et tu as des contraintes ou des solutions qui te sont imposées .... comme ce schéma-bloc par exemple ....(qui a peut-être permis à ton prof de vous recentrer vers une solution "simple" réalisable à votre niveau et dans les délais ...)

Et de là, tu passes directement à un schéma électronique, sans te poser la question des entrées-sorties , de l'entrée tension qui doit être issue du capteur de courant, du gain de cette chaîne, et comme je te disais, de la stabilité de cette boucle ( dimentionnement du filtre passe-bas par exemple et du gain ).

Comme tu n'expliques pas comment tu en est arrivé là, de la justification du dimensionnement de quelques éléments de ce schéma , il est bien difficile de t'aider ou de te corriger... à part de faire l'étude à ta places .

Si le schéma-bloc, t'est imposé ou conseillé, essaie de le transposer en schéma électrique : organisation et lien entre différents équipements ( consigne de base 0 à 7,5 v , convertisseur/variateur pour chaque moteur, le fameux capteur à effet hall, ta platine électronique , et les représentations en schéma équivallent de tes 2 moteurs ...
A partir des schémas équivallent, tu peux associer les équations de base du moteur ( U, E, I, R, Couple, Flux, vitesse, ... )

on y verra peut-être plus clair en terme de besoin, de variables à manipuler : en Tension et Courants ....

Peut-être t'est-tu imposé un pourcentage d'équilibre à respecter entre tes 2 moteurs, ..... ??

Tu pourras peut-être en déduire les tensions , courants, gains à retenir pour ta carte ...
et donc pouvoir l'organiser en sous-ensembles , et leur affecter des fonctions, gains, dynamique de variation, ...
Aprés celà le dimentionnement des composants électroniques devient une opération simple ...

N'oublie pas que le but n'est pas de réaliser quelque chose qui fonctionne parfaitement ...
mais de montrer comment tu as analysé le problème, et cheminé vers une solution logique ... que tu peux justifier et "soutenir" ....
C'est ça ton travail de futur ingénieur .....
(bien évidemment, il te manquera de l'expérience dans tel ou tel domaine , mais celà, on ne te le reprochera pas ..)

Cordialerment

Merci beaucoup pour ta démarche. Je vais essayer de travailler mon étude dans ce sens, et je reviendrai vers toi avec plus d'information. je suis peu être partie un peu rapidement sur la carte électronique. Merci d'avoir recentrer mon étude.
je te joint la fonction de transfert calculé pour la MCC avec une entrée tension et une sortie courant.

Feuille de calcul : Fonction transfert MCC

On sait que E=KΦΩ (1)
et que C=KΦI (2)
avec
K=(P*N)/2πa
Constante interne du moteur
P = nombre de paire de pole
A = nombre de paire de voie d’enroulement
N = nombre de conducteur

(2) Devient K'=KΦ= C/I (3)
Avec (1) et (3)
E=(C*Ω)/I □(⇔┴ ) C=(E*I)/Ω
On sait que U=E+R*I+Ldi/dt
U=K'*Ω+RC/K' +Ldi/dt (4)

On sait que JdΩ/dt=C (5) loi fondamentale de la dynamique
Transformée de Laplace de (5) donne : C=JpΩ
Donc Ω= C/Jp (6)
Donc avec (4), la relation (6) devient
U=K'C/Jp+RC/K'+LpI(p)
U=C(K^'/Jp+RC/K^' +Lp/K')

C/U=Jp/K'+K'/(R+Lp)

C/U=K'/(K'²/Jp+R+Lp)

C/U=(JpK^'2)/(Jp〖K'〗^2 )(K'/(K^'2/Jp+R+Lp))

C/U=(Jp/K')/(1+RJp/K'²+LJp²/K'²)

On sait que C = K’I

Donc

I/U=(Jp/K'²)/(1+RJp/K'²+LJp²/K'²)

Je suis sincèrement désoler le calcul n'est peu être pas très lisible. je ne sais pas comment mettre un document word ou pdf J'espère ne pas mettre trompé de la calcule de la Fonction de transfert
Merci encore pour toutes les informations

Re

OK , je regarderais le détail ultérieurement ....
C'est de là qu'il faut partir pour justifier et dimentionner l'environnement ...

Essaie de faire ton synoptique général, on aura une vue globale "électrique"
( et mets-le en document JPEG )

Tu verras, on devrait pouvoir avancer , de façon logique et rapide ...

Cordialement

Merci beaucoup, voilà ce que j'ai eu le temps de faire un peu rapidement.
J'espère que ca aidera à la bonne compréhension du sujet.
La carte de commande des convertisseurs existe déjà. Son entrée de consigne est une tension de 0 à 7.5V.
Voici le synoptique général de fonctionnement


voici le synoptique électrique


Le schéma électrique coté puissance


Dis moi si les schémas sont suffisamment clair et lisible.
Toutes critiques est la bienvenue.
Merci d'avance pour ton analyse.
cordialement
Clément

RE

Voilà déjà une approche ..
Un schéma est toujours un excellent support de communication ..

a) le textuel de ton "synoptique électrique" prète à confusion ... (on verra plus tard)

b) tu devrais faire apparaître sur ton "schéma puissance" :
- l'interface inductance/condensateur cité ....
- ta sonde à Effet Hall ...
essaie de le reprendre ..
Je n'ai pas le temps , mais ce soir, je te donnerais ma façon de voir ....
Cordialement

Re
voilà mon schéma électrique repris avec l'inductance, le condensateur et la sonde à effet hall.


Il est vrai qu'il sera plus simple de discuter à partir des schémas.
J'espère que l'approche correspond mieux...
Que puis-je modifier sur le textuel du synoptique électrique pour que cela soit plus clair. Je vais essayer d'eclaicir mes idée pour que ca le soit plus.
Merci
Cordialement

Re,
Est ce que l'erreur de compréhension qui peu se faire provient de la sonde à effet Hall.
Voilà mon idée:
Faire passer: dans la sonde à effet hall un courant dans un sens et l'autre dans l'autre sens qui me permettrai d'avoir la différence entre le courant du moteur 1 et 2. cette différence si elle est positive veut dire que le moteur 1 absorbe plus de courant que le moteur 2. SI la différence est négative et donc cela veut donc dire que le moteur 2 absorbe plus de courant que le moteur 1.
Cette différence est ensuite divisé par 2 et envoyé dans un comparateur et dans un additionneur.
Lorsque que le courant est positive alors on retranche au moteur 1 la moitié de la différence et on ajoute la moitié de la différence au moteur 2 pour équilibrer.
Lorsque que le courant est négative alors on retranche une valeur négative ce qui nous amène donc a faire : consigne - (- courant effet hall) donc consigne + courant effet hall donc d'ajouter la moitié au moteur 1 et de retirer la moitié au moteur 2.

J'espère avoir été clair et d'avoir amené une précision.
Cordialement

Bonjour
J'espère avoir un peu de temps rapidement ....
Connais-tu la fonction de transfert , ou la loi de commande de ton moteur existant ( à partir de la commande 0-7,5 V ...... est-ce U moteur = K Uentrée ) ?


Tu optes pour la solution de mesure de courant différentiel entre les 2 moteurs avec un tore à effet Hall . As-tu retenu un modèle ... car il faut connaître sa caractéristique de sortie .....

Cordialement

Bonjour Loup Blanc. Merci beaucoup pour ta réponse.
A tu pus regarder les différents feuilles de calcule et graph que j'ai posté?
En ce qui concerne la fonction de transfert, j'ai uniquement ce que je t'avais envoyé c'est a dire le calcul de la FT pour une MCC. La seul chose que je sais et qui est inchangé c'est que ma carte de commande des thyristors a pour entrée une tension de 0 à 7.5 V. Cette carte existe déjà, je ne dois pas la refaire, c'est juste faire la carte électronique qui va gérer les 2 carte de commande des thyristors.

En ce qui concerne le tore à effet hall, je n'ai pas encore retenu de modèle, je ne sais pas encore laquelle je vais prendre. je pensait faire mes différentes calcule afin d'avoir les différentes caractéristiques nécessaire et ensuite définir mon capteur.
Il me semble qu'il doit pouvoir voir un courant allant de -2.3 ampères à 2.3 Ampères.

Dis moi ce que tu en pense. Merci pour ton aide.
Cordialement
Clément

Re
Capteur Effet Hall : Essaie de voir ce que tu peux utiliser , tout au moins sur catalogue .... car il faut bien connaître sa fonction de transfert ( c'est à dire son niveau de sortie en fonction du courant , entrée de ta carte d'asservissement courant)


Pour ce qui est du variateur, oui, j'ai bien compris que tu allais le réutuiliser, etr en mettre un deuxième identique ..

Mais, aujourd'hui, quelle est l'action de la commande 0-7,5 Volts ? ==> une vitesse variable 0 à 1500 t/mn ???
car le courant est la conséquence de la charge mécanique, c'est à dire du couple mécanique
car je n'ai pas vu la FT du variateur dans tes infos.

Cordialement

oula Ya eu un petit rater, je le refait

Source wikipedia :
• fonctionnement en moteur
Lorsque l'on veut la faire travailler, en appliquant un couple résistant sur son axe, cela la freine donc E diminue.
Comme U reste constante, le produit R*I augmente donc I augmente, donc le couple T augmente lui aussi et lutte contre la diminution de vitesse : c'est un couple moteur.
Plus on le freine, plus le courant augmente pour lutter contre la diminution de vitesse. C'est pourquoi les moteurs à courant continu peuvent « griller » lorsque le rotor est bloqué, si le courant de la source n'est pas limité à une valeur correcte.
En gros pour notre système on a deux machines couplées à un même arbre donc même vitesse Ω
Donc un E égal pour les deux
La charge est la même pour les deux donc si on augmente la charge on augmente le couple donc I
Mais pour garder la relation U=E+rI constante il faut que U soit identique entre les deux moteur, s’il ne l’est pas le courant sera donc différent d’où la variation de la tension pour avoir l’asservissement en couple.
Le courant sera défini par la charge mais l’égalité de la caractéristique est assurée par la tension
J’espère avoir réussi à être assez claire dans l’explication.
A tu pus regarder la fonction de transfert que j'ai faite sur la MCC.
Tu m'avais dis aussi que certaine chose n'étais pas très claire sur le synoptique
cordialement

Bonjour

Je te mets en lien , un document que j'ai fait, montrant le cheminement logique qui justifie que tu arrives à ton schéma .. (qui ne doit pas tomber comme un cheveu dans la soupe ..)
https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxsbGJlbGVjdHJvdGVjaG5pcXVlZnJ8Z3g6NzRhMGNhMzIwMzBjYjdiYg

sur ton diagramme "Synoptique électrique " , voici mes remarques

Consigne Générale = 0 à 7,5 V ... il n'y a pas à la diviser par deux
Tension , image de la mesure de différence de courant
Consigne minorée de K x la différence de courant
Consigne majorée de K x la différence de courant

Il faut que tu choisisse ton élément de mesure du courant , pour connaître sa tension de sortie , et travailler sur ta platine électronique ..

Réfléchis sur les raisons de la dissymétrie des courants, pour expliquer et justifier ...

Quel déséquyibre tolères-tu ehn courant ??? , celà va te donner le gain de ta boucle d'asservissement ..

Que penses-tu du besoin en conditionneur/filtre passe-bas ?
Pourquoi .. comment le dimentionner .....

autant de points à cogiter ....pour ta platine .. de façon à dimentionner ses composants ...

PS : as-tu remarqué que j'ai mis un nouveau lien, en POST-IT , section HABITAT , DOMOTIQUE ...sujet 2311 sur les ampli OP ...

Cordialement

Bonjour.
Merci beaucoup pour l'ensemble de ta réponse et notamment ton cheminement qui est en effet très logique.
Il est vrai que ce cheminement je l'ai fait masi pas schématiser sur ce post ce qui a forcément joué sur la compréhension de mes choix. Je comprends donc mieux les différents points rescencer au début de ce post.

j'ai repris les différents éléments que tu ma noter.





Par contre je ne comprend pas très bien cette partie là :
"Consigne minorée de K x la différence de courant
Consigne majorée de K x la différence de courant "

Ton idée est de rajouter 2 gain :

• 1 sur l'entrée du comparateur au niveau de la tension provenant de la sonde à effet hall

• un sur l'entrée de l'additionneur au niveau de la tension provenant de la sonde à effet hall

Peut tu m'expliquer ton choix stp.

En ce qui concerne le conditionneur de type passe bas, il me semble qu'il faut que je récupère uniquement la composante continu de la sonde à effet hall. On peut supposer que le courant du moteur possède de l’ondulation à 300 Hz (6 fois 50Hz) malgré la self série. Il faut donc filtrer cette fréquence, d'où le filtre passe bas.Le conditionneur associer à notre capteur à effet hall permets de ne pas avoir un système oscillant.


En ce qui concerne le déséquilibre, et la tolérance qu'il faut que j'y associe, je ne sais pas vraiment comment le définir. De dire le plus faible possible n'étant pas une réponse, partir sur un déséquilibre de 5 à 10% ne devrait pas engendrer de gros problème sur mon système, il me semble.

J'ai regarder ton post sur la domotique, c'est très intéressant, je vais m'y pencher un peu plus.
Merci
Cordialement
Clément