Qu’est-ce qu’un servomoteur à courant continu ?
Les servomoteurs à courant continu sont des servomoteurs qui fonctionnent avec du courant continu.
Les servomoteurs sont des moteurs qui reproduisent des mouvements précis en réponse à des signaux de commande et sont utilisés dans les équipements de précision, etc. Les servomoteurs à courant continu détectent et contrôlent la vitesse et la position du moteur, c’est pourquoi ils sont généralement équipés d’un encodeur, d’un résolveur ou d’un autre capteur qui détecte la vitesse et la position et le moteur en une seule pièce. Les servomoteurs à courant continu sont utilisés pour contrôler la vitesse et la position du moteur.
Pour faire tourner un moteur à courant continu, le courant fourni au moteur doit être transmis à l’arbre rotatif par un composant appelé balai, ce qui provoque une usure due à l’usure du balai, nécessitant un entretien régulier.
Utilisations des servomoteurs à courant continu
Les servomoteurs à courant continu sont souvent utilisés dans les robots industriels qui nécessitent un contrôle précis. Ils délivrent la vitesse et le couple en réponse aux signaux émis par le contrôleur d’un robot industriel plus rapidement que les moteurs à usage général. Ils servent d’actionneurs pour le mouvement précis des bras de robots et autres.
Les servomoteurs à courant continu sont également utilisés pour l’entraînement de l’angle de braquage des véhicules radiocommandés, l’entraînement de l’axe XYZ des machines-outils, l’entraînement de positionnement des équipements de précision, etc. Il est important de sélectionner un servomoteur à courant continu en fonction du niveau de sortie et de la capacité de couple, de la précision et de la vitesse de réponse exigés par l’équipement à utiliser.
Principe des servomoteurs à courant continu
Un servomoteur à courant continu se compose d’un moteur, d’un codeur et d’un contrôleur. Il est constitué d’un aimant permanent, d’un rotor divisé en deux ou plusieurs parties, de bobines enroulées autour de chaque noyau de fer, d’électrodes et de balais qui font passer le courant à travers les bobines.
Le principe de fonctionnement d’un servomoteur à courant continu est expliqué séparément pour le moteur et les autres fonctions.
1. Moteur
Le moteur est entraîné par la force de Lorentz générée par deux sources – le courant circulant dans la bobine et le champ magnétique de l’aimant permanent – qui fait tourner le noyau de fer. Ici, lorsque le courant passe dans les bobines, le courant continu provenant de l’extérieur passe par les balais jusqu’au noyau de fer et est transmis aux bobines. Comme le courant est transmis directement aux bobines, la force de Lorentz peut être rapidement contrôlée et la vitesse de réponse est rapide.
2. Autres fonctions
Les servomoteurs à courant continu font tourner le moteur pour atteindre une valeur cible commandée au moyen d’un signal de commande transmis par un contrôleur externe. Le codeur fixé au moteur envoie des informations sur la vitesse et la position au contrôleur. Il effectue un contrôle en retour sur la base des informations de position et de vitesse du codeur en réponse aux commandes envoyées par le contrôleur. De la sorte, la vitesse de rotation et la position de rotation du moteur s’approchent des valeurs cibles.
Commande de servomoteurs à courant continu
Les servomoteurs à courant continu peuvent être commandés des trois manières suivantes.
1. Contrôle de la position
Les servomoteurs à courant continu sont équipés d’un encodeur, un capteur qui détecte l’angle de rotation et la position, et renvoie la vitesse de rotation et la position au contrôleur. Si une déviation de la position par rapport à la position de commande est détectée, une commande de correction de position est émise en appliquant un gain au montant de la déviation. Cela permet un contrôle très précis pour déplacer le moteur jusqu’à la position souhaitée et arrêter le moteur.
2. Contrôle de la vitesse
La manière la plus simple de contrôler la vitesse d’un moteur à courant continu est de faire varier la tension appliquée au moteur. La vitesse peut être contrôlée en connectant une résistance variable pour contrôler la tension appliquée au moteur.
Pour les servomoteurs à courant continu, au lieu d’une résistance variable, la tension appliquée au moteur est contrôlée par un pont en H composé de semi-conducteurs de puissance tels que des IGBT et des FET. Ils sont incorporés dans l’amplificateur du servomoteur.
D’autre part, le contrôle de la vitesse des moteurs à courant alternatif nécessite de modifier non seulement la tension appliquée au moteur, mais aussi la fréquence d’entraînement, alors que les moteurs à courant continu ne modifient que la tension. Aussi, les moteurs à courant continu sont largement utilisés dans les petits moteurs pour le contrôle de la vitesse.
3. Contrôle du couple
Le courant est détecté à partir de la valeur de la tension du capteur de courant ou de la résistance de shunt de courant. Le courant est contrôlé pour maintenir le couple à une valeur constante en renvoyant une commande de courant.
Autres informations sur les servomoteurs à courant continu
Types de servomoteurs
Les servomoteurs sont construits pour être plus durables que les moteurs ordinaires afin de fonctionner de manière répétée même dans des environnements difficiles. Ils peuvent être classés en deux catégories : les servomoteurs à courant continu et les servomoteurs à courant alternatif.
1. Servomoteurs à courant continu
Les servomoteurs à courant continu sont des servomoteurs entraînés par une alimentation en courant continu. Les servomoteurs à courant continu sont utilisés dans une grande variété d’utilisations car, par rapport aux moteurs à courant alternatif, ils se caractérisent par un contrôle plus facile de la rotation, un rendement plus élevé et une structure mécanique plus simple. Ils sont donc moins coûteux. Toutefois, les servomoteurs à courant continu présentent l’inconvénient d’avoir des pièces d’usure mécaniques appelées “balais”. Elles doivent être remplacées et entretenues régulièrement.
2. Servomoteurs à courant alternatif
Les servomoteurs à courant alternatif sont des servomoteurs entraînés par une alimentation en courant alternatif et sont plus complexes à contrôler que les moteurs à courant continu. Cependant, ils sont utilisés dans les équipements de la plupart des domaines industriels en raison de leur grande praticité, par exemple dans les robots plus petits et plus légers, ainsi que des progrès de la technologie de contrôle.
Il existe deux types de moteurs à courant alternatif : les moteurs synchrones (SM) à aimants permanents et les moteurs à induction (IM) sans aimants permanents. Les moteurs synchrones sont actuellement les plus utilisés.