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Condensateur aux bornes d'un moteur courant continu


7 réponses à ce sujet

#1 Thot

Thot

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Posté 11 mars 2021 - 10:45

Hello,

 

j'ai une petite question concernant les condensateurs que l'on met aux bornes d'un moteur à courant continu. J'ai du mal à trouver de la documentation concernant les critères qui permettent de la dimensionner. Est-ce lié à un temps de démarrage ?

je cherche notamment à absorber au maximum le pic d'intensité au démarrage d'un moteur type essuie-glace afin de limiter sa fatigue et donner un mouvement de démarrage très doux (moment d'inertie très important sur l'arbre de 1.8m de diamètre)

 

des idées ?


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#2 Sandro

Sandro

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Posté 11 mars 2021 - 03:48

Bonjour,

est-ce que tu pourrais être un peu plus précis sur l'utilisation du moteur? C'est du tout ou rien ou une commande en PWM via un pont en H?

Le condensateur est directement aux bornes du moteur ou sur l'alimentation du pont en H?

 

Si tu as un pont en H et que tu veux un démarrage doux, il suffit d'augmenter progressivement le rapport cyclique du PWM.

 

Il est alors courant d'avoir un gros condensateur électrolytique sur le pont en H au niveau de l'alimentation : il sert à fournir les "pics" de courant à chaque cycle du PWM, et à éviter que ceux-ci se traduisent par une chute de tension sur les câbles d'alimentation (en particulier quand l'alimentation a une résistance non négligeable ou si les fils sont assez longs et un peu fins). NB : ce condensateur ne sert à rien pour le moteur lui même a ma connaissance, mais te permet de garder une tension d'alim stable (si ton 12V oscille entre 11 et 12V, un microcontroleur par exemple risque de mal fonctionné s'il est alimenté depuis ce même 12V). Si c'est ce cas qui t'intéresse, alors je peux te donner plus de détails.

 

 

Si tu places le condensateur directement aux bornes du moteur, ça ne fera qu'augmenter les appels de courant au niveau de l'alim lors du démarrage (il faut charger le condensateur en plus du moteur). En revanche, ça ralentira le démarrage du moteur (car la tension sera moindre le temps que le condensateur se charge). Si tu cherches à faire de l'ultra low cost, ça peut être une solution, mais honnêtement, ça ne me convainc pas beaucoup.

 

Si le moteur tourne en alimentation DC (pas de PWM), alors un petit condensateur peut probablement lisser un peu le courant (donc la tension) au moment du passage des brosses.

 

 

Donc en pratique, sans plus d'infos, si tu veux faire un démarrage doux, je te conseillerais plutôt un PWM que tu augmentes progressivement (nb : si le moteur tourne dans un seul sens, 1 transistor (mosfet) et une diode roue libre suffisent, pas la peine de prendre un pont en H complet.)

 

 

Si tu veux des conseils plus précis, je penses qu'il faut que tu détailles plus l'utilisation et les contraintes.

 

Bonne journée

Félix


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#3 Thot

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Posté 11 mars 2021 - 04:07

Yep, merci !

 

L'utilisation finale est une grande roue décorée en aluminium de 1.8m de diamètre accouplée à un moteur de recup dans un endroit public. Il faut la faire tourner pendant 30s à vitesse lente toutes les 5 minutes 7j/7, 24h/24

 

Il s'agit d'un fonctionnement tout ou rien. Le moteur est actionné par un relais en direct. L'alim en amont est costaud.

 

Les démarrages et arrêts de la grande roue doivent être les plus doux possibles. J'avais pensé justement à un gros condensateur qui détourne le courant, comme tu dis au démarrage. Mais quelle capacité ? à priori, je vois un circuit RC avec la résistance interne du moteur quand le moteur est à l'arrêt.

 

La contrainte est "NO CODE". Moins il y a d'électronique, moins il y a de risque de panne et plus les pannes sont faciles à gérer.


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#4 Forthman

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Posté 11 mars 2021 - 04:42

ces condos soudés directement au cul des moteurs sont juste des antiparasites.

 

Pour démarrer progressivement un moteur CC il te faudra un minimum d'électronique (faire un réseau RC qui attaque un transistor pour piloter le moteur)

Il existe des petites cartes toutes faites pour démarrer les moteurs CC



#5 Sandro

Sandro

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Posté 11 mars 2021 - 06:27

Utiliser un condensateur pour un démarrage et un arrêt progressif d'un gros moteur ne me parait pas très raisonnable.

 

Mais faisons quand même le raisonnement.

Tout d'abord, pour un moteur, la résistance à l'arrêt n'est pas très représentative (à cause des effets magnétiques). Soit tu modélises tout ton système (mécanique + électrique) pour avoir les "vrai" équations, soit tu considère une "résistance équivalente", que tu définie comme Req=U/I, mais qui dépend de la vitesse et du couple à fournir par le moteur.

On peut définir facilement 2 résistances : R_stall=U/I_stall (moteur bloqué, ce qui correspond aux premiers instants du démarage) et R_nom=U/I_nom (qui correspond au fonctionnement "nominal", ie une fois que la roue a atteinte sa vitesse de croisière (nb : le mieux est de mesurer le I_nom qui correspond a ta vitesse nominale). En pratique, R évoluera progressivement de R_stall jusqu'à R_nom au cours du démarrage.

 

Pour les applications numériques, supposons un moteur 12V 6A nominal, soit une résistance R_nom=12/6=2 ohms (nb : si tu as les données de ton moteur, ce serait plus parlant, j'ai du mal a estimé la puissance qu'il faut pour faire tourner ta grande roue)

 

Ensuite, il y a 2 cas :

1) l'arrêt du moteur (le plus simple) : tu as un circuit RC constitué de ta résistance Req et de C.

Tu as donc une constante de temps qui sera de tau=Req*C (vu que la roue n'est pas initialement à l'arrêt, je dirais que Req se rapproche plutôt de R_nom.

Si tu veux une constante de temps de freinage de 1s, ça te fait donc un condensateur de l'ordre de C=tau/Req = 1/2 = 0.5F

Je te souhaites bon courage pour trouver un condensateur d'une telle capacité (le plus gros supercondensateur vendu chez RS est 10 fois plus petit)

 

2) le cas du démarrage, plus complexe : as, en série : l’impédance interne de ta source de tension, l’impédance des cables et le bloc [condensateur en parallèle avec le moteur (ie Req)].

L’impédance de la source de tension et des câbles peuvent se modéliser en première approximation par une résistance en série avec une inductance.

 

Dans un monde idéal, la résistance et l'inductance de la source de tension et des cables est nulle (ainsi que la résistance série du condensateur), et le condensateur se charge instantanément, générant un appel de courant infini sur l'alim.

Si tu veux maitriser la situation, soit tu dois estimer toutes les résistances et inductances parasites, soit tu peux ajouter un condensateur en série tel que les parasites deviennent négligeable.

Dans ce dernier cas, tu te retrouve avec une résistance suivie de [condensteur // moteur], ce que tu peux utiliser pour faire tes calculs

 

 

 

En tout cas, vu la taille de ta roue, je penses que le courant de ton moteur sera non négligeable, et donc que tu ne pourra pas trouver de condensateur assez gros.

Une alternative "grosse capacité" aux (super)condensateurs sont les batteries, mais elles ne tiennent que quelques milliers de cycles, sachant que tu en fais plus de 2000 par jour : je penses pas que la batterie ne tiendra que quelques jours, quelques semaines au mieux.

 

Donc je te suggère vivement de sois partir sur une carte dédiée, soit sur un microcontroleur + pont en H (ou simplement 1 mosfet + 1 diode roue libre)


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#6 Melmet

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Posté 12 mars 2021 - 01:38

La tension de ton moteur c'est quoi?
Une tempo sur un contacteur ne te suffirait pas?


Ne demande jamais à un robot de faire ce que tu peux faire toi même. :nono: :laugh1:


#7 Thot

Thot

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Posté 12 mars 2021 - 01:57

Wow, merci beaucoup pour vos réponses.

 

C'est un moteur 12V, le temporisateur ne sera pas suffisant puisqu'il faut augmenter progressivement la tension. Merci pour la mise en perspective, en effet, mettre un condensateur implique qu'il soit de capacité hors norme pour des temporisations de l'ordre de 5s.

Par contre, l'astuce du circuit RC qui commande un MOSFET me semble intéressant.

Avec l'inertie d'un mobile aussi grand, que je n'ai pas encore vu, j'ai aussi peur des frottements statiques qu'il faut contrer pour commencer le mouvement avant de passer en frottements dynamiques, souvent plus faibles.

Le pic d'intensité permet quand même ce "coup de bélier" qui dégrippe tout avant de partir.

 

Je vais réfléchir et tester sur un moteur le circuit RC sur un MOSFET, c'est pour l'instant la meilleure solution.

 

Encore merci pour votre aide !


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#8 Jekert

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Posté 14 mars 2021 - 11:26

Salut,
 
Depuis que tu as publié ce sujet, cette question me trotte dans la tête... Je suis persuadé qu'il y a une solution plus "simple" qui utilise l'électronique ou la mécanique.
 
Mon idée est d'utiliser un principe similaire à une flywheel, ton moteur démarre normalement à vitesse constante, mais entre ta roue (qui a une masse élevée) et ton moteur, tu peux mettre une sorte transmission par friction (ou sortes d'aimants pour ne pas avoir d'usures). De cette manière, au démarrage l'inertie de ta roue sera trop importante pour qu'elle tourne à pleine vitesse mais au fur et à mesure que le moteur continue de tourner il va fournir de l'énergie à la roue et l'accélérer jusqu'à ce qu'ils aient la même vitesse. Dès que ton moteur s'arrête, la roue continue de tourner à cause de son inertie mais la friction la ralenti progressivement. Cette méthode devrait aussi éviter de consommer trop de courant au démarrage puisque le moteur tournera dans le vide une fois la force de friction dépassée.
 
Je ne sais pas du tout c'est réalisable ou fonctionnel mais peut-être que ça pourra aider à trouver des solutions alternatives ^^

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