DM50: De 4000 t/m à – 4000 t/m en 3 ms

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DM50: De 4000 t/m à – 4000 t/m en 3 ms
Introduction
Certaines applications comme les machines textiles ou l’industrie des semi-conducteurs
exigent des moteurs capable de tourner à des vitesses élevées constantes et de changer de sens
de rotation aussi vite que possible. Voici un exemple qui démontre les grandes capacités
d’accélération du DM50. Le moteur est capable de changer sa vitesse de sens de 4000 t/mn à
– 4000 t/m en 3 ms1.
Cinématique
a
X3
Position
X2
t1
t2
t3
Tim e
v=cste
X1
Figure 1 : Profil de mouvement
De t1 à t2, le mouvement s’effectue à vitesse constante. Ensuite, de t2 à t3 le rotor décélère et
accélère dans la direction opposée.
Le problème est simple : Que doit être le couple du moteur pour fournir cette accélération ?
Données:
Moteur: DM50
Inertie du moteur: Jm = 10 gcm2
Inertie de la charge: Jl = 10 gcm2
Vitesse: v = 4000 rpm
Temps d’inversion de la vitesse: t3-t2 = 3 ms
Calculs:
Soit: Ta = (t3-t2)/2, Xa = (x3-x2)
L’accélération se déduit des équations de cinématique: a=½ Xa*Ta2 ou a = v / Ta
Si Ta = 1.5 ms, et v = 4000 t/m, alors a = 280000 rad/s2
Le couple nécessaire pour fournir cette accélération est : T = J*a = 20e-7 * 167500 = 0.560 Nm
1
Avec une inertie de charge = 10 gcm2
Dynamic performances.doc, 2014
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Nous allons voir que le moteur DM50 est capable de fournir le couple nécessaire pour
exécuter le mouvement demandé.
Application pratique
Figure 2 : Dispositif d’expérience
Pour démontrer les capacités du DM50, nous avons utilisé les éléments suivants :
• Moteur DM50, bobine A en //
• Codeur HP 500 lignes, pour la boucle de contre réaction
• Base : Le moteur est fermement fixé dessus.
• Roue : Pour simuler l’inertie de charge
• Driver Technosoft IDS 640, 72 V-15 A
Le driver IDS640 est un driver capable de fonctionner en boucle fermée. Le mouvement est
programmé de manière externe à l’aide d’un ordinateur, puis est téléchargé dans la mémoire
du driver. Durant l’exécution du mouvement, le driver peut enregistrer certains paramètres
intéressants tels que la position réelle, la vitesse ou le courant de phase. Ensuite, ces
paramètres sont transmises du driver à l’ordinateur pour analyse et comparaison avec le
mouvement de référence.
Description du mouvement de référence:
a) Début à la position 0: Accéleration de 300000 rad/s2 de 0 to 4000 t/m
b) Durant 3 tours, la vitesse est constante: 4000 t/m
c) Après 3 tours, décélération et accélération pour inverser la vitesse. Cela est fait en 3
ms.
d) Pendant 6 tours dans la direction opposée, la vitesse est constante: - 4000 rpm
e) Ensuite, décélération et accélération pour inverser la vitesse, comme au point c.
f) Fin du mouvement, retour à la position de départ.
Dynamic performances.doc, 2014
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Résultat et analyse
Les figures suivantes nous montrent une comparaison entre la consigne (en rouge) et la réalité
(en bleu), aussi bien pour la position (figure 3 et 4) que pour la vitesse (figure 5 et 6).
4
3
voir figure 4
Position (tours)
2
1
0
0
50
100
150
200
-1
-2
-3
-4
Tem ps (m s)
consigne
Position réelle
Figure 3 : Relevé du mouvement
3.2
Position (tours)
3.1
3
2.9
2.8
45
46
47
48
49
50
51
52
Tem ps (m s)
Consigne
Position réelle
Figure 4 : Inversion de la direction
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54
55
4/4
5000
4000
3000
voir figure 6
Vitesse (t/m)
2000
1000
0
-1000
0
50
100
150
200
-2000
-3000
-4000
-5000
Tim e (m s)
Consigne
Vitesse réelle
Figure 5 : Relevé de la vitesse
5000
4000
3000
Vitesse (t/m)
2000
1000
0
-1000
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
-2000
-3000
-4000
-5000
Tem ps (m s)
Consigne
Vitesse réelle
Figure 6 : transition de la vitesse
Conclusion
Grâce aux grandes performances du moteur comme celles du driver Technosoft, la transition
entre 4000 t/m et – 4000 t/m peut se faire en 3 ms. Notons que la différence entre la consigne
et la courbe réelle est moins d’une ms durant la transition, ce qui est très faible. Le moteur
DM50 est donc particulièrement bien adapté pour toutes les applications où la vitesse et
l’accélération sont un point critique.
Dynamic performances.doc, 2014