Nom de l’auteur/autrice :Leili

Les moteurs à courant continu ont une large gamme d’applications et sont souvent utilisés dans des environnements difficiles, tels que l’humidité, les températures élevées, la poussière, la corrosion, etc. Par conséquent, outre une utilisation appropriée, leur protection est un élément indispensable du système de contrôle électrique, et une protection adéquate peut prolonger leur durée de vie. Cette protection assure le bon fonctionnement du moteur, prévient les dommages au moteur ou aux équipements mécaniques, et protège la sécurité des personnes. Leili vous explique en détail. 1. Précautions d’utilisation des moteurs à courant continu (1) Vérifiez que le collecteur est propre avant utilisation, qu’il ne présente aucun dommage mécanique ni trace d’étincelle. (2) Vérifiez que les balais ne sont pas trop usés, que la pression de serrage des balais est adéquate (généralement de 150 à 200 g/cm³) et que l’orientation du porte-balais est conforme aux symboles indiqués. (3) L’étincelle sur le collecteur pendant le fonctionnement ne doit pas dépasser 1/4 à 1/2. 2. Durée de protection du moteur à courant continu (1) Protection mensuelle : vérifiez les balais de charbon et les redresseurs, effectuez un nettoyage minutieux et remplacez la grille du ventilateur si nécessaire. Vérifiez le bon fonctionnement des bagues collectrices, des moteurs à courant continu et des collecteurs, ainsi que l’épaisseur du câblage des bornes et des composants. Vérifiez la présence d’eau dans l’armoire électrique principale et le moteur à courant continu. (2) Protection trimestrielle : vérifiez les roulements (température, bruit, vibrations et bruit). Vérifiez l’isolation à la terre à l’aide d’une table vibrante (au moins 2 mégohms). (3) Tous les six mois : nettoyez le redresseur et les bobinages à l’air sec. Vérifiez l’articulation électrique et toutes les vis. En hiver, pour maintenir la température du moteur, la tension d’excitation suivante (30-50 V) peut être appliquée. 3. Mesures de protection des moteurs à courant continu (1) Protection contre les courts-circuits Lorsqu’un court-circuit est causé par une détérioration de l’isolation des enroulements et des fils du moteur, par un endommagement de l’appareil de commande et de la ligne, ou par une mauvaise manipulation de la ligne, la protection contre les courts-circuits permet de couper rapidement l’alimentation. Les dispositifs de protection contre les courts-circuits les plus couramment utilisés sont les fusibles et les disjoncteurs automatiques. (2) Protection contre les sous-tensions Lorsque la tension du réseau diminue, le moteur fonctionne en sous-tension. La charge du moteur restant inchangée, le couple moteur diminue et le courant de l’enroulement statorique augmente, ce qui affecte le fonctionnement normal du moteur, voire l’endommage. La protection contre les sous-tensions est assurée par des contacteurs et des relais électromagnétiques. Les fusibles et les relais thermiques ne protègent pas contre les sous-tensions, car lorsque le moteur fonctionne en sous-tension, la tension de l’enroulement statorique augmente. L’augmentation de la tension de l’enroulement statorique n’étant pas suffisante pour activer le fusible et le relais thermique, ces deux dispositifs ne peuvent assurer la protection contre les sous-tensions. (3) Protection contre les pertes de tension Lorsque le réseau électrique est interrompu brutalement lors du fonctionnement d’une machine de production, le dispositif de protection doit garantir le fonctionnement de la machine après son redémarrage afin d’éviter tout accident corporel ou matériel. Cette protection est la protection contre les pertes de tension (zéro tension). Les dispositifs électriques assurant cette protection sont les relais de sécurité et les relais intermédiaires. (4) Protection contre les faibles champs magnétiques Le dispositif de protection assure le fonctionnement du moteur à courant continu sous une certaine intensité de champ magnétique. Ainsi, le champ magnétique ne s’affaiblit pas ou ne disparaît pas. La vitesse du moteur n’augmente pas rapidement, et des phénomènes de vol peuvent même se produire. Dans le circuit d’excitation du moteur à courant continu, un relais de faible magnétisation (relais de sous-magnétisation) est connecté au moteur. La protection magnétique faible peut être réalisée en ajoutant un relais magnétique faible (c’est-à-dire un relais de sous-intensité) en série. Principe de fonctionnement d’un relais de sous-intensité : lors du démarrage et du fonctionnement d’un moteur à courant continu, lorsque le courant d’excitation atteint la valeur d’action du relais de sous-intensité, celui-ci absorbe le courant et ferme les contacts normalement ouverts du circuit de commande, permettant ainsi au moteur de démarrer ou de fonctionner normalement. En revanche, lorsque le courant d’excitation diminue fortement ou disparaît, le relais de sous-intensité se déclenche et les contacts normalement ouverts se brisent, coupant ainsi le circuit de commande. La bobine du contacteur est alors désactivée et le moteur s’arrête. Lorsque le courant d’excitation diminue fortement ou disparaît, le relais de sous-intensité se déclenche et son contact normalement ouvert se brise, coupant ainsi le circuit de commande. (5) Protection contre les surcharges Lorsque la charge du moteur est trop importante, que les démarrages sont fréquents ou que la phase est coupée, le courant du moteur dépasse son courant nominal pendant une longue période, ce qui réduit sa durée de vie ou l’endommage. En cas de surcharge du moteur, la protection contre les surcharges est la mesure à prendre pour couper l’alimentation. (6) Protection contre les surintensités Ce dispositif de protection permet de limiter le courant de démarrage ou de freinage du moteur afin qu’il fonctionne en dessous du courant de sécurité, sans endommager le moteur ni les équipements mécaniques. En général, un relais électromagnétique de surintensité est utilisé pour assurer la protection contre les surintensités. En cas de surintensité, des résistances supplémentaires sont intégrées à l’enroulement d’induit du moteur à courant continu et à l’enroulement du rotor du moteur asynchrone triphasé à rotor bobiné afin de limiter le courant de démarrage ou de freinage du moteur. Un court-circuit de ces résistances pendant le démarrage ou le freinage peut entraîner un courant de démarrage ou de freinage important. Dans ce cas, une surintensité est fréquente. Méthode de mise en œuvre de la protection contre les surintensités : la bobine du relais électromagnétique de surintensité est connectée en série au circuit principal et son contact normalement fermé au circuit de commande. Lorsque la valeur de surintensité du moteur atteint la valeur limite du relais, son

Moteur pas à pas à engrenages Structure : Un motoréducteur pas à pas est un moteur pas à pas standard dont l’arbre de sortie est relié à un réducteur. Ce réducteur fournit un couple élevé et une faible vitesse de sortie grâce à une transmission par réducteur. Caractéristiques : Il offre un couple élevé, une faible vitesse et un positionnement précis. Un réducteur permet d’obtenir un couple de sortie plus élevé pour les applications nécessitant un contrôle précis de la position et des charges plus importantes. Applications : Robotique : Les micromoteurs pas à pas à engrenages sont souvent utilisés dans les articulations et les actionneurs de robots. Le robot nécessitant un contrôle précis de la position et un mouvement stable, ces moteurs fournissent un couple élevé grâce à l’engrenage pour supporter les charges mécaniques tout en maintenant une résolution de pas précise pour un contrôle précis de l’attitude et du mouvement. Machines-outils à commande numérique (CNC) : Dans les machines-outils à commande numérique, les moteurs pas à pas à engrenages sont utilisés pour contrôler la position de l’outil, des tables et des autres pièces mobiles. Ils fournissent un couple suffisant pour gérer les opérations de coupe et d’usinage, et garantissent le maintien précis de la pièce pendant l’usinage. Systèmes de convoyage : Dans les systèmes de convoyage automatisés, un moteur pas à pas avec réducteur peut être utilisé pour contrôler le mouvement et l’arrêt des bandes transporteuses, ainsi que pour positionner les objets si nécessaire. Les systèmes de livraison nécessitant souvent un positionnement précis des objets et des arrêts/démarrages rapides, le couple élevé de ces moteurs est très précieux dans ces applications. Dispositifs médicaux : Les réducteurs pas à pas offrent un large éventail d’applications dans les dispositifs médicaux, notamment le contrôle de mouvement des bras robotisés à rayons X, le contrôle des articulations des robots chirurgicaux et le positionnement précis des dispositifs de distribution de médicaments. Machines de découpe et de gravure laser : Dans les équipements où les outils laser doivent être positionnés avec précision pour la découpe et la gravure, les moteurs pas à pas à engrenages peuvent fournir le contrôle précis requis pour garantir des résultats de découpe et de gravure de haute qualité.   Moteur pas à pas hybride Structure : Le moteur pas à pas hybride combine les deux principes de l’aimant permanent et de la réluctance variable. Le rotor est généralement constitué d’un aimant permanent et d’un enroulement sur le stator. Caractéristiques : Il offre un couple et une vitesse élevés, ainsi qu’une résolution de pas relativement élevée. Il est plus flexible que les moteurs pas à pas à aimant permanent pour les applications où couple, vitesse et précision doivent être équilibrés. Applications : Machines-outils à commande numérique (CNC) : Sur les machines à commande numérique, un servomoteur pas à pas hybride est utilisé pour contrôler la position de l’outil et de la table. Grâce à leur haute précision et à la fluidité de leurs mouvements, ces moteurs sont essentiels au contrôle des processus d’usinage tels que la gravure, la découpe, le fraisage, etc. Équipements médicaux : Les moteurs pas à pas hybrides jouent un rôle essentiel dans les équipements médicaux, notamment pour les pièces mobiles des équipements d’imagerie médicale, le positionnement des équipements de distribution de médicaments, le contrôle des articulations des robots chirurgicaux, etc. Dans ces applications, un contrôle de mouvement fiable et précis est essentiel pour la sécurité des patients et les résultats thérapeutiques. Automatisation et robotique : Dans le domaine de l’automatisation industrielle et de la robotique, les moteurs pas à pas synchrones hybrides sont souvent utilisés dans les articulations et les actionneurs de robots, ainsi que dans les systèmes d’automatisation nécessitant un contrôle très précis. Ces moteurs offrent de bonnes performances dynamiques et une bonne précision de positionnement. Équipements expérimentaux et instruments de recherche scientifique : Dans les équipements de recherche scientifique et expérimentaux, le besoin d’un contrôle de mouvement de haute précision est très courant. Les moteurs pas à pas hybrides sont utilisés pour le déplacement et le réglage des échantillons dans des équipements tels que les plateformes de microscope et les plateformes expérimentales pour divers tests et observations. Instruments de précision et équipements optiques : Un contrôle de position de haute précision est essentiel à la performance des instruments de précision et des équipements optiques. Les moteurs pas à pas hybrides sont utilisés dans les télescopes, les équipements laser, les spectromètres et autres équipements pour garantir un mouvement stable et un positionnement précis. Impression 3D et prototypage rapide : Dans le domaine de l’impression 3D et du prototypage rapide, les moteurs pas à pas hybrides sont utilisés pour contrôler la position des têtes d’impression et des tables afin de permettre des processus d’impression et de fabrication complexes. Moteur pas à pas à aimant permanent Structure : Le moteur pas à pas PM est doté d’un aimant permanent sur le rotor et d’une bobine électromagnétique sur le stator. Lorsqu’elle est alimentée, la bobine électromagnétique génère un champ magnétique qui interagit avec l’aimant permanent du rotor, entraînant ainsi le mouvement pas à pas. Caractéristiques : Relativement simple et économique, il convient aux applications nécessitant un couple modéré et des vitesses faibles. Cependant, les performances peuvent être limitées à des vitesses et des charges élevées. Applications : Imprimantes et traceurs : Les moteurs pas à pas à aimant permanent sont souvent utilisés dans les imprimantes et les traceurs pour contrôler la position de la tête d’impression. Ces moteurs offrent une précision suffisante pour garantir des impressions ou des dessins précis, tout en étant adaptés à des vitesses et des charges relativement faibles. Automatisation de petites tâches : Pour certaines petites tâches d’automatisation, telles que les portes automatiques, les distributeurs automatiques, les présentoirs automatiques, etc., les moteurs pas à pas à aimant permanent peuvent assurer un contrôle de positionnement et de mouvement modéré. Appareils électroménagers : Les moteurs pas à pas à aimant permanent sont largement utilisés dans certains appareils électroménagers, tels que le plateau rotatif d’un four à micro-ondes, la commande du bac de lavage d’une machine à laver et le système de levage du panier

La technologie des moteurs joue un rôle essentiel dans des secteurs tels que la fabrication, la robotique, les dispositifs médicaux et l’aérospatiale. Les moteurs pas à pas et les moteurs synchrones sont essentiels à l’automatisation et au contrôle de précision. Tous deux reposent sur l’interaction électromagnétique entre le stator et le rotor, mais diffèrent par leur fonctionnement, leurs avantages et leurs utilisations. L’ingénierie de précision exige un positionnement précis, une efficacité thermique, une manutention de charges et une fiabilité optimales. Des robots chirurgicaux aux chaînes de montage, le choix du moteur idéal est crucial. Connaître les différences entre les moteurs pas à pas et les moteurs synchrones permet de choisir le moteur le plus adapté au contrôle de mouvement du futur. À l’intérieur du moteur : points communs et différences Les moteurs pas à pas et les moteurs synchrones reposent sur l’action coordonnée du stator et du rotor pour convertir l’énergie électrique en mouvement rotatif. Le stator est le composant fixe, qui abrite des bobines alimentées selon des schémas pour créer des champs magnétiques. Le rotor, placé à l’intérieur ou autour du stator, réagit à ces champs en tournant. Afin de minimiser les pertes d’énergie et d’améliorer les performances magnétiques, les deux moteurs utilisent généralement des tôles stator et rotor : de fines tôles d’acier électrique empilées pour former des empilements stator et rotor. Ces empilements ont deux objectifs : améliorer le contrôle du flux magnétique et réduire les pertes par courants de Foucault. Cependant, la configuration et l’utilisation de ces composants diffèrent considérablement entre les deux types de moteurs. Moteurs pas à pas : simplicité et précision Un moteur synchrone sans balais à pas distincts est appelé moteur pas à pas. Lorsque des impulsions électriques sont envoyées aux enroulements selon une séquence spécifique, le rotor s’aligne sur le champ magnétique résultant. Chaque impulsion correspond à un angle de rotation précis, éliminant ainsi le besoin de rétroaction dans la plupart des applications. Ce mouvement prévisible rend les moteurs pas à pas parfaits pour les tâches nécessitant un contrôle en boucle ouverte et une répétabilité, comme les imprimantes 3D, les machines CNC, les plateformes de caméras et les distributeurs automatiques. Ne nécessitant ni capteurs ni encodeurs, ils sont abordables, compacts et relativement faciles à intégrer. Les principales caractéristiques des moteurs pas à pas sont les suivantes : Couple de maintien élevé à l’arrêt Mouvement incrémental précis Circuit de commande simplifié Sensibilité à la résonance et à la perte de couple à haute vitesse Les moteurs pas à pas utilisent généralement des aimants permanents ou du fer doux dans le rotor, les tôles du stator et du rotor étant conçues pour améliorer l’attraction magnétique et la réactivité. Ces empilements de tôles du stator et du rotor sont souvent optimisés pour des angles de pas spécifiques (par exemple, 1,8°, 0,9°) afin de répondre aux exigences de résolution. Moteurs synchrones : la puissance de la précision en boucle fermée Les moteurs synchrones fonctionnent à une vitesse constante, synchronisée avec la fréquence du réseau électrique. Contrairement aux moteurs pas à pas, ils nécessitent un système de rétroaction pour maintenir un contrôle précis, généralement à l’aide d’encodeurs ou de résolveurs, garantissant la synchronisation du rotor avec le champ magnétique rotatif du stator. Ces moteurs sont largement utilisés dans les applications nécessitant une vitesse stable sous des charges variables, telles que les convoyeurs industriels, les systèmes CVC, les véhicules électriques et les lignes de fabrication de précision. Ils offrent un excellent rendement énergétique et un excellent couple de sortie, notamment dans les environnements hautes performances. Les moteurs synchrones se distinguent par : Vitesse constante sous charge Rendement et facteur de puissance élevés Performances personnalisables via des algorithmes de contrôle Dépendance au retour d’information basé sur des capteurs Les moteurs synchrones avancés sont souvent dotés de tôles de stator et de rotor optimisées avec précision, réduisant les pertes tout en améliorant la réponse électromagnétique. Dans les systèmes haut de gamme, ces tôles de stator et de rotor sont fabriquées en acier au cobalt ou au silicium pour une perméabilité magnétique supérieure. Tableau comparatif : Moteur pas à pas et moteur synchrone Attribut Moteur pas à pas Moteur synchrone Mode de fonctionnement Boucle ouverte (sans retour d’information) Boucle fermée (retour d’information requis) Comportement de vitesse Variable, mouvement par pas Vitesse constante, fixe avec la fréquence du courant Précision de positionnement Élevée (résolution par pas) Très élevée (avec retour d’information par encodeur) Couple de sortie Élevé à basse vitesse, diminue avec les tr/min Constant sur toute la plage de vitesses Efficacité Plus faible en raison de la consommation constante Plus élevée avec une utilisation efficace de l’énergie Gestion thermique Peut surchauffer sous charge sans flux d’air Meilleure conception thermique avec refroidissement actif Complexité de contrôle Plus simple (nécessite un générateur d’impulsions) Plus complexe (nécessite un variateur et une boucle de retour) Coût Coût global du système plus bas Investissement initial plus élevé Applications Imprimantes, scanners, dispositifs médicaux, robotique Véhicules électriques, convoyeurs, compresseurs, automatisation haut de gamme Utilisation du stator et du rotor Structure laminée basique pour les angles de pas Laminations optimisées pour une interaction de champ efficace Empilements de stator et de rotor Conception standard avec personnalisation de base Empilements de haute précision avec réglage thermique/électromagnétique Laminations de stator et de rotor Conçues pour des pas discrets Conçues pour une densité de flux élevée et des pertes réduites   Applications en ingénierie de précision Les moteurs pas à pas sont souvent la solution idéale pour les systèmes nécessitant une vitesse faible à modérée, un couple modéré et une précision de positionnement élevée sans retour d’information en temps réel. Exemples d’utilisation : Machines de placement Systèmes d’étiquetage et d’emballage Équipements d’inspection optique automatisés Les moteurs synchrones, en raison de leurs performances robustes et de leur contrôlabilité en temps réel, conviennent pour : Traction électrique dans les systèmes ferroviaires et automobiles Compresseurs et pompes à grande vitesse Robotique avancée et centres d’usinage CNC La conception du stator et du rotor joue un rôle crucial dans chacun de ces scénarios. Par exemple, la faible ondulation de couple et l’optimisation des