Qu’est-ce qu’un servomoteur à courant alternatif ?
Un servomoteur à courant alternatif est un actionneur qui convertit un signal de commande électrique provenant d’un contrôleur de niveau supérieur en un mouvement physique.
Un exemple serait le mouvement d’un bras de robot vers une position spécifiée. Les servomoteurs à courant alternatif permettent d’obtenir une position, une vitesse et une force de rotation précises par le biais d’une commande électrique.
Les moteurs comprennent les moteurs à courant continu, les moteurs à courant alternatif et les moteurs à impulsions, mais les servomoteurs à courant alternatif sont classés dans la catégorie des moteurs à courant alternatif, et la plupart des moteurs utilisés actuellement pour le contrôle de la position et de la vitesse, en particulier dans le domaine de l’automatisation des usines (FA), sont des servomoteurs à courant alternatif.
Utilisations des servomoteurs à courant alternatif
Les servomoteurs à courant alternatif sont utilisés dans les systèmes d’automatisation lorsqu’ils doivent effectuer des tâches physiques, en particulier dans la production de produits industriels nécessitant un haut degré de précision.
Par exemple, les robots industriels utilisés dans les usines de fabrication automobile utilisent des servomoteurs à courant alternatif pour déplacer les bras du robot et effectuer des tâches telles que le soudage et la peinture. Ils contribuent également à une productivité élevée et à un positionnement de haute précision dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et de cristaux liquides, dans le montage de composants électroniques et dans la production de LED, etc.
Principe des servomoteurs à courant alternatif
Le rotor, qui est la partie rotative du moteur, est équipé d’aimants permanents et un détecteur (encodeur) est connecté à l’arbre, qui est l’axe central du rotor, pour détecter l’angle de rotation et la vitesse de rotation.
Le rotor est entouré d’une bobine de fil émaillé enroulée autour d’un stator, qui est un noyau de fer constitué de plaques d’acier électromagnétiques laminées. En fonction de ces signaux, le servo-amplificateur alimente le moteur et le fait fonctionner.
La précision du servomoteur à courant alternatif est assurée par un détecteur installé dans le moteur lui-même, qui détecte le nombre de tours et l’angle de rotation et envoie des signaux de retour à l’amplificateur d’asservissement.
Le servo-amplificateur assure le fonctionnement précis du moteur en comparant les signaux du contrôleur avec les signaux de retour. La figure 2 montre un exemple de configuration de commande pour un servomoteur à courant alternatif.
Autres informations sur les servomoteurs à courant alternatif
1. Comment sont utilisés les servomoteurs et les moteurs pas à pas à courant alternatif ?
Il existe différents types de moteurs et ils doivent être utilisés de différentes manières en fonction de l’application et des conditions. Les servomoteurs et les moteurs pas à pas à courant alternatif sont les moteurs les plus couramment utilisés dans les applications industrielles. Ces deux types de moteurs sont capables de contrôler un positionnement de haute précision, mais chacun possède ses propres caractéristiques en termes de structure et de principe de fonctionnement.
Moteurs pas à pas
Les moteurs pas à pas, également connus sous le nom de moteurs à impulsions, sont des moteurs qui se déplacent selon des angles de pas en réponse à des signaux d’impulsions, et le nombre d’impulsions détermine l’angle de rotation, ce qui permet un positionnement précis. La vitesse de rotation est proportionnelle à la vitesse du signal d’impulsion.
Parce qu’ils sont compacts et génèrent un couple élevé, ils ont une accélération et une réactivité excellentes et conviennent aux applications qui nécessitent une répétition fréquente des opérations de démarrage et d’arrêt, mais leurs inconvénients sont les suivants.
- L’angle de pas minimum est d’environ 0,72° dans l’angle de rotation (1/5 000 @ 1 tour).
- Le contrôle est en boucle ouverte, et si un saut de vitesse se produit, le moteur ne reviendra pas à sa position initiale.
Servomoteurs AC
Les servomoteurs à courant alternatif sont équipés d’un encodeur qui détecte la vitesse de rotation et la position et les transmet à la commande de rotation du moteur, ce qui permet un positionnement précis. En fonction des performances de l’encodeur, de nombreux modèles ont une résolution de rotation de 1/5 000 tr/min @ 1 tr/min ou mieux.
Les servomoteurs ont des caractéristiques de couple stables, de la plus basse à la plus haute vitesse, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant des déplacements à grande vitesse sur des distances relativement longues.
2. Freinage des servomoteurs à courant alternatif
Pour garantir la sécurité des équipements industriels tels que les variateurs utilisant des moteurs à courant alternatif, certains d’entre eux sont équipés de freins pour arrêter le moteur en cas d’urgence lorsque l’alimentation électrique est coupée ou qu’une défaillance se produit. Il existe deux principaux types de freins
Les freins de freinage.
Le premier est appelé frein de freinage, qui génère une force de freinage en consommant d’importantes charges d’énergie inertielle sous forme de chaleur dans une résistance ou sous forme d’énergie régénérative, qui est renvoyée à l’alimentation électrique sous forme d’énergie électrique par l’intermédiaire d’un servo-amplificateur. La méthode qui consomme de la chaleur est appelée frein dynamique et celle qui réutilise l’énergie sous forme d’énergie électrique est appelée frein à récupération, mais toutes deux ne servent qu’à la décélération et n’ont pas de fonction de maintien.
Freins mécaniques
L’autre type de frein est le frein mécanique, qui est un dispositif vertical de montée et de descente utilisé pour empêcher une chute en cas de panne de courant. Pour éviter la chute d’une machine, il est nécessaire de la maintenir à l’arrêt pendant une longue période, ce qui nécessite l’utilisation d’un frein de maintien ou d’un frein électromagnétique. L’image ci-dessus montre un exemple d’utilisation d’un servomoteur à courant alternatif avec frein électromagnétique sur l’axe Y d’une machine-outil, telle qu’un centre d’usinage horizontal.
Avec un frein électromagnétique actionné hors tension, le frein est appliqué lorsque l’alimentation est coupée et maintient la machine à l’arrêt.