Comprendre le cablage d'un moteur CC

[frank9321]

Bonjour à tous,
je fais appel à vous pour comprendre un peu le cablage d'un moteur à balais CC que j'ai.
Ce moteur dispose de 3 poles. Un pole de "terre"/GND, l'autre pour la marche avant, et l'autre pour la marche arrière.
Je me demande quel est le cablage interne de celui-ci..
J'avais pensé à un truc du genre: Avant-bobine-GND-bobine-Arrière, mais ca me parrait bizarre, car ca serait un bon gaspil de fil...
Alternativement, je fais tourner mon moteur en branchant Avant et GND à ma batterie. Pourrais-je donc le faire tourner plus vite/avec plus de couple si je branchais Avant (+) et Arrière(-) à ma batterie ?

Qu'en pensez-vous ?

Merci beaucoup

Cordialement,
Frank
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Hum ne pas confondre "terre/ground" avec un fil COMMUN. C'est pas tout à fait pareil.
Tu as probablment: COMMUN et AVANT
et COMMUN et AR ( qui n'est ni plus qu'une inversion de cablage).
Pour trancher faudrait voir ton moteur et la plaque de raccordement.
http://forums.futura-sciences.com/el...-sabonner.html
A+

[frank9321]

En fait, le moteur vient d'une voiture électrique, et le pole central était bien connecté à la masse du véhicule.
Quand je veux faire tourner le moteur vers l'avant, il suffit que j'applique +24V sur avant, 0V sur GND et rien/NC sur arrière.
Et quand je veux le faire tourner en arrière, je branche rien à avant, 0V à GND et +24V à arrière.
En fait, j'ai en tout 3 poles et pas 4 ce qui me faisait penser comment était cablé ce moteur...
Vous voyez ? Je sais pas si je me suis bien expliqué..

Merci beaucoup par avance

[f6bes]

Bsr à toi,
Ton "commun" est donc relié à la masse. Rien d'anormal en soi.
Ton moteur comporte DEUX bobinages :
un pour avant , l'autre pour arriére.
Ces bobinages sont enroulés de telle façon qu'ils font tourner soit dans un sens , soit dans l'autre.
Suffit d'inverser le + 24v sur l'une des bobines.
Je doute que ton moteur fonctionne si tu branches ton +/- 24v entre AVANT et ARRIERE.
Tout au plus il risque de...fumer !!
Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[frank9321]

Merci pour ta réponse,
donc théoriqument, ce moteur contiendrait 3 charbons/balais ?

Merci

[frank9321]

Bsr à toi,
Ton "commun" est donc relié à la masse. Rien d'anormal en soi.
Ton moteur comporte DEUX bobinages :
un pour avant , l'autre pour arriére.
Ces bobinages sont enroulés de telle façon qu'ils font tourner soit dans un sens , soit dans l'autre.
Suffit d'inverser le + 24v sur l'une des bobines.
Je doute que ton moteur fonctionne si tu branches ton +/- 24v entre AVANT et ARRIERE.
Tout au plus il risque de...fumer !!
Bonne soirée

Merci pour ta réponse,
donc théoriqument, ce moteur contiendrait 3 charbons/balais ?

Merci

En fait, j'ai beau y penser, le moteur devrait donc contenir au moins 4 balais.. Je ne vois pas comment ca pourrait fonctionner sinon (on peut pas avoir 3 balais, ils seraient pas "alignés", si ?)
De toute facon, si mes deux bobines sont en série, avec un point au milieu, mes bobines (qui ont aussi une résistance), vont voir la résistance avant-arrière augmenter, donc pour une même tension, j'aurais moins de courant. Impossible à griller, donc ? Non ?
Je précise que le moteur a bien 40 ans, je doute donc qu'ils aient mis des trucs avancés dedans (diodes et cie..)

Merci d'avance

(PS: on peut pas éditer de messages, ici, non?)

[invite936c567e]

Bonsoir

Tant qu'on ne sait pas comment est constitué ce moteur, on ne peut pas avoir de certitude.

La présence d'un second jeux de balais est une éventualité à envisager.

Mais celle de deux diodes en est une autre tout aussi plausible. En effet, les diodes de puissance existaient depuis plus de 40 ans. D'ailleurs, la bonne vieille diode de redressement série 1N4000 fête cette année ses ... 46 ans !

Cela dit, ce ne sont pas les seules possibilités.

[frank9321]

J'essaierai de faire une photo demain du moteur si j'en ai le temps.
Pour les diodes, j'y avais pensé, mais le moteur consomme facilement 50/70A, donc ca me parait peu plausible...
Mais j'essaie de vous donner plus d'infos demain

[invite936c567e]

Il pourrait éventuellement s'agir d'un moteur à excitation série, avec un inducteur constitué d'une bobine à prise médiane (ou de deux bobines en série). On aurait alors :
- les bornes extrêmes de l'inducteur connectées respectivement aux bornes AVANT et ARRIERE,
- l'induit connecté entre le point commun de l'inducteur et la borne GND.
Une telle configuration présente l'avantage de pouvoir contrôler le sens de rotation indépendemment de la polarité de la tension appliquée (il serait même possible d'alimenter le moteur en alternatif).

Mais si tel est le cas, alors il est absolument exclus d'appliquer une tension d'alimentation entre les bornes AVANT et ARRIERE.

[frank9321]

Je viens de mesurer les trois poles du moteur, et voici ce que j'obtiens, c'est assez surprenant:
GND-AV: 0.39Ω; 0.65mH (à prendre avec des pincettes...)
GND-AR: 0.36Ω; 0.68mH
AV-AR: 0.23Ω (!); 0.96mH
Donc j'ai deux résultats contraires: si les bobines étaient en série (avec, comme tu l'as dit, une prise médiane que serait GND), les inductances s'additionneraient bien.
Or, ce n'est pas le cas pour la résistance...
Je ne comprends pas trop...
(Bon, il faut prendre l'inductance avec des grandes pincettes, c'est un multimetre chinois pourri...).

Qu'en pensez-vous ?

Merci beaucoup

[invite936c567e]

Tes mesures semblent correspondre à la dernière hypothèse que j'ai indiquée.

En effet, en reprenant tes valeurs mesurées, on pourrait avoir le branchement suivant :



avec :
- induit (Z_IND) : 0,26Ω + 0,185mH
- bobine d'excitation avant (Z_EXCIT1) : 0,13Ω + 0,465mH
- bobine d'excitation arrière (Z_EXCIT2) : 0,10Ω + 0,495mH

[invite936c567e]

Tu pourrais par exemple vérifier qu'en utilisant les mêmes bornes (AV et GND par exemple), si tu inverses la polarité de l'alimentation alors le moteur tourne toujours dans le même sens.

(Dans l'éventualité où on ne serait pas dans cette configuration, fais le test en ajoutant une petite résistance en série pour limiter le courant, juste au cas où...)

[frank9321]

Merci beaucoup pour cette réponse.
En inversant la polarité entre GND(+12V) et Avant(0V), le moteur va toujours de l'avant. Tu avais donc raison !
Si j'ai donc bien compris, ce moteur ne possède donc pas d'aimants ? Est-ce bien (par rapport aux moteurs avec aimants) ? Ca a un meilleur rendement ?
J'avais aussi lu que les tours/minute de ce moteur venaient de la tension et pas du courant. Ca me semble un peu absurde à écrire (par ce que la résistance interne étant la même, tension et courant sont liés, mais bon), mais c'est correct ? Dans ce cas, serait-il possible de piloter le moteur par PWM, ou pas ?
J'avais aussi lu que ce moteur n'aime pas être alimenté directement, c'est vrai ?
Finalement, il est donc impossible de faire fonctionner ce moteur comme générateur, donc, non ? Si je veux récuperer de l'énergie au freinage, comment pourrais-je faire ?

Enfin, tu as quelques petits conseils pour bien utiliser ces moteurs ?

Merci beaucoup par avance !

[invite936c567e]

Tu avais donc raison !

Disons seulement que c'est une hypothèse des plus plausibles parmi toutes celles envisageables.

Si j'ai donc bien compris, ce moteur ne possède donc pas d'aimants ?

Est-ce bien (par rapport aux moteurs avec aimants) ? Ca a un meilleur rendement ?

À l'époque où l'on ne savait pas faire des aimants aussi puissants qu'aujourd'hui, l'intérêt était d'avoir des moteurs légers et qui ne craignaient pas la démagnétisation.

Parmi les autres intérêts de ce type de moteur, on peut citer la possibilité d'être alimenté directement en alternatif (moteurs dits "universels", à stator feuilleté), et la capacité de développer un couple important à faible vitesse (moteurs de traction de locomotives).

Pour le rendement, ce n'est pas aussi bon, car il y a forcément des pertes électriques dans le circuit d'excitation. Et en alternatif, il y a aussi des pertes magnétiques supplémentaires.

J'avais aussi lu que les tours/minute de ce moteur venaient de la tension et pas du courant. Ca me semble un peu absurde à écrire (par ce que la résistance interne étant la même, tension et courant sont liés, mais bon), mais c'est correct ?

D'accord pour dire que c'est un peu absurde, compte tenu de la relation entre la tension et le courant.

Dans un moteur à aimants, à excitation séparée ou à excitation parallèle, la différence entre la tension d'alimentation et la f.e.m. de l'induit proportionnelle à la vitesse agit directement sur le courant sous la forme d'une contre-réaction. Au bout du compte, on peut dire que (à couple résistant fixé) pour ces types de moteurs c'est la tension d'alimentation qui contrôle la vitesse.

Dans un moteur à excitation série, la relation entre la tension et le courant est beaucoup plus complexe, et le contrôle de la vitesse est plutôt incertain. D'ailleurs, si le couple résistant est trop faible, on assiste carrément à un emballement du moteur qui peut déboucher sur sa destruction mécanique (explosion par force centrifuge). Je me vois donc plutôt mal affirmer qu'on contrôle la vitesse de ce type de moteur avec à la tension.

Dans ce cas, serait-il possible de piloter le moteur par PWM, ou pas ?

Oui c'est possible, notamment s'il s'agit d'un moteur universel (stator feuilleté pour limiter les pertes magnétiques).

J'avais aussi lu que ce moteur n'aime pas être alimenté directement, c'est vrai ?

Qu'entends-tu par là ?

Finalement, il est donc impossible de faire fonctionner ce moteur comme générateur, donc, non ?Si je veux récuperer de l'énergie au freinage, comment pourrais-je faire ?

Quand on prévoit de récupérer de l'énergie, on choisit normalement un autre type de moteur.

Enfin, tu as quelques petits conseils pour bien utiliser ces moteurs ?

Toujours l'utiliser suffisamment chargé mécaniquement, pour éviter l'emballement.

[frank9321]

Merci infiniment pour ta réponse
Quand je parlais d'être alimenté directement, je voulais dire que j'avais lu quelque part qu'ils recommandent de mettre une résistance en série à l'allumage, et de ne pas brancher directement le moteur à la batterie..
Si il est préférable de mettre une résistance/rhéostat(ou on diminuera la résistance avec le temps), un bon PWM à autre fréquence devrait faire l'affaire, non ?

Merci

[invite936c567e]

La résistance ou le rhéostat s'impose dès lors que la puissance au démarrage (puissance mécanique et puissance dissipée thermiquement) commence à être importante. Et ce n'est pas propre à ce type de moteur.

Pour réaliser une phase de démarrage, un PWM peut faire l'affaire. Et compte tenu de la nature fortement inductive du moteur, en fait il n'est pas nécessaire qu'il fonctionne à très haute fréquence.

[frank9321]

Super, merci beaucoup !
Dernière question avant de commencer à te saouler un peu trop,
tu dis que ce moteur est fortement inductif, quelques diodes 1N4007 feront l'affaire en tant que diodes de roue libre, ou il faut plutot voir du coté de mosfets "court-circuités", fonctionnant en tant que diodes (moins de dissipation d'énergie) ?

J'avais aussi une autre petite question: quand on fait du PWM sur un moteur, à chaque front bas (ou le transistor/mosfet conduit plus), la bobine réagit et crée un pic de tension à ses bornes, non ? Cette énergie qui part ensuite en chaleur, elle est notable ? J'aimerai que cette voiture ait la meilleure autonomie possible, donc le PWM va t'il dissiper pas mal d'énergie dans les diodes ? Vaut-il plutot mettre un relais, ou ca irait ? Comment je pourrais mesurer cette perte si je fais du PWM ?

Merci infiniment

[invite936c567e]

Les 1N4007, qui ne sont que des diodes de redressement de 1 A seulement, sont largement inadaptées dans le cas présent. Mieux vaudrait rester sérieux et prendre de véritables diodes rapides (Schottky) de puissance, adaptées au courant maximum prévu dans ton application, et aux pertes par dissipation que tu t'autorise.

Mettre des MOSFET pour les phases de roue libre serait un plus, et si tu cherches les performances énergétiques, c'est certainement une voie à explorer.


Dans une PWM, à chaque mise hors conduction du transistor, la bobine réagit de sorte à assurer la continuité du courant qui la traverse. En la court-circuitant, la diode de roue libre empêche qu'une surtension n'apparaisse à ses bornes (il n'y a donc pas de surtension). Le but n'est pas de dissiper l'énergie de la bobine, mais de la confiner afin de l'empêcher de détruire le transistor. Durant la phase de roue libre, une petite partie de cette énergie est immanquablement dissipée dans la résistance interne de la bobine et dans la diode. Mais avec une faible résistance interne, une diode à faible V_F et une PWM pas trop lente, les pertes peuvent être modérées, et le courant peut varier assez peu finalement.

Une bonne PWM avec un rendement élevé peut coûter très cher, et une PWM bon marché va certainement donner des résultats médiocres. Comme dirait l'autre, tout est possible, tout est réalisable... il suffit de pouvoir y mettre le prix. Le rendement théorique du dispositif peut être calculé au moment de la conception, et le rendement effectif peut être déterminé à partir de mesures au wattmètre en cours de fonctionnement.

Quant au relais, il suppose un fonctionnement et un souplesse totalement différents de ce que peut offrir une PWM. Je doute que ça convienne à ton application.

[frank9321]

Les 1N4007, qui ne sont que des diodes de redressement de 1 A seulement, sont largement inadaptées dans le cas présent. Mieux vaudrait rester sérieux et prendre de véritables diodes rapides (Schottky) de puissance, adaptées au courant maximum prévu dans ton application, et aux pertes par dissipation que tu t'autorise.

Oki, je regarderai du coté des schottky format TO-247

Mettre des MOSFET pour les phases de roue libre serait un plus, et si tu cherches les performances énergétiques, c'est certainement une voie à explorer.

Je pensais les mettre en remplacement, c'est bien ca ?
Donc si les MOSFETs on une petite résistance interne, même pendant les phases de roue libre, le moteur serait encore "alimenté" en circuit fermé ? Idéalement, le rendement pourrait approcher 1, non ?

Dans une PWM, à chaque mise hors conduction du transistor, la bobine réagit de sorte à assurer la continuité du courant qui la traverse. En la court-circuitant, la diode de roue libre empêche qu'une surtension n'apparaisse à ses bornes (il n'y a donc pas de surtension). Le but n'est pas de dissiper l'énergie de la bobine, mais de la confiner afin de l'empêcher de détruire le transistor. Durant la phase de roue libre, une petite partie de cette énergie est immanquablement dissipée dans la résistance interne de la bobine et dans la diode. Mais avec une faible résistance interne, une diode à faible V_F et une PWM pas trop lente, les pertes peuvent être modérées, et le courant peut varier assez peu finalement.

C'est ce que j'esperais, donc

Une bonne PWM avec un rendement élevé peut coûter très cher, et une PWM bon marché va certainement donner des résultats médiocres. Comme dirait l'autre, tout est possible, tout est réalisable... il suffit de pouvoir y mettre le prix. Le rendement théorique du dispositif peut être calculé au moment de la conception, et le rendement effectif peut être déterminé à partir de mesures au wattmètre en cours de fonctionnement.

En fait, je pensais réaliser la PWM tout seul (pilotée, bien sur, par µC (qui gérerait aussi plein d'autres trucs) et FETs). Ca devrait aller, non ? Faut juste pas se gourer dans le dimmensionnement des MOSFET

Quant au relais, il suppose un fonctionnement et un souplesse totalement différents de ce que peut offrir une PWM. Je doute que ça convienne à ton application.

Finalement, je me demandais si c'était pas plus efficient d'oublier la PWM et de mettre un "bête" relais...
Après, c'est beaucoup moins joli..

[invite936c567e]

Je pensais les mettre en remplacement, c'est bien ca ?

En fait, il y a toujours une diode rapide pour empêcher la surtension. Le MOSFET n'intervient qu'après la commutation de la diode afin d'améliorer la conduction. Cela dit, le MOSFET et la diode rapide peuvent être dans le même composant.

(NB: il y a toujours une diode dans un MOSFET, mais par défaut c'est une diode lente, qu'on ne doit par conséquent pas mettre à profit dans les applications rapides)

Donc si les MOSFETs on une petite résistance interne, même pendant les phases de roue libre, le moteur serait encore "alimenté" en circuit fermé ? Idéalement, le rendement pourrait approcher 1, non ?

Le moteur est bien alimenté en circuit fermé, et l'ajout d'un MOSFET pour la phase de roue libre améliore le rendement. En revanche, on a toujours des pertes en commutation, au niveau commande et à l'intérieur du moteur (pertes fer), et des pertes du fait des résistances internes du moteur.

En fait, je pensais réaliser la PWM tout seul (pilotée, bien sur, par µC (qui gérerait aussi plein d'autres trucs) et FETs). Ca devrait aller, non ? Faut juste pas se gourer dans le dimmensionnement des MOSFET

Je ne peux pas dire, je ne connais pas ton niveau en électronique ni ton expérience sur d'autres types de montage.

Finalement, je me demandais si c'était pas plus efficient d'oublier la PWM et de mettre un "bête" relais...
Après, c'est beaucoup moins joli..

Comme tu sembles vouloir utiliser le moteur sur une voiture, j'imaginais que la commande n'allait pas se limiter à un bouton « marche forcée », mais plutôt à un accélérateur ou à un levier de vitesse. Enfin, c'est toi qui vois.

[frank9321]

Super, merci beaucoup.
Pour le PWM homemade, je l'ai deja fait pour des petits trucs (ventilateurs d'ordi, etc..), et je me débrouille bien dans les µC. Mais je n'ai jamais touché à ce qui était de l'électronique de puissance (à 80A, ca comment à l'être, non ? )

Pour le bouton "marche forcée", c'est en effet plus élégant avec une pédale "linéaire" (je pensais récupérer une pédale électronique de bagnole qui contiennent souvent un potar 0-5V, à faire passer par un ADC, puis voila... Après, faut voir tout ce qui est des perturbations EM; mais je suppose qu'avec un cable blindé/torsadé, ca devrait aller... J'espère..)

Limite, faire un truc à la 2 relais, dont le premier aurait une résistance en série pour faire comme un "slow start"...
À voir...