Qu'est-ce que la CLL et que faut-il prendre en compte avec le PWM (MLI) ?

Qu'est-ce que la CLL ?

CLL signifie capacitor long life (condensateur longue durée) et est utilisée pour prolonger la durée de vie des moteurs à courant continu dotés d'une commutation à métaux précieux. CLL supprime les étincelles des balais en utilisant le principe d'un filtre RC.

Dans le processus de commutation avec des balais, les contacts sont continuellement fermés et rouverts en présence de l'inductivité des segments de bobinage. L'arc d'induction qui se produit lorsqu'un contact est ouvert endommage les balais métalliques et les segments du collecteur par électroérosion. Il en résulte une réduction de la durée de vie du système de commutation. Cet effet d'électroérosion est d'autant plus grave que la charge de courant et l'inductance de la bobine sont élevées.

Dans le concept CLL, un filtre RC supplémentaire est interposé entre les segments de collecteur voisins, c'est-à-dire parallèlement au contact d'ouverture. L'inductance (L) du segment de bobine connecté induit une pointe de tension qui est déviée dans la capacité (C) sous la forme d'une oscillation amortie dans le circuit résonnant RLC formé par le segment de bobine et la CLL. Dans le cas idéal, la tension maximale qui se produit reste inférieure à 12 V, la tension minimale requise pour les décharges entre le collecteur et le balai.

Principe de la CLL pour la suppression de l'arc des balais. a) schéma de principe sur l'exemple d'un collecteur à 7 segments, b) courbe de tension schématique (générale) lors de l'ouverture du contact entre le balai et le segment sortant du collecteur, c) rotor avec disque CLL.

La CLL n'est utilisée que pour les brosses en métaux précieux qui sont sensibles à l'arc électrique. Avec les balais en graphite, ils ne présentent aucun avantage en termes de durée de vie. L'effet de la suppression de ce feu de brosse a également une influence positive sur la réduction des émissions électromagnétiques.

CLL et PWM (MLI)

Cependant, l'utilisation de la CLL signifie également que le moteur a une valeur de capacité terminale accrue, ce qui doit être pris en considération avec un actionnement à modulation de largeur d'impulsion (MLI). La capacité terminale agit comme un court-circuit pour le changement rapide de tension, ce qui peut entraîner un courant à vide élevé et un échauffement excessif du moteur. En outre, la durée de vie du moteur est affectée.

L'image suivante montre les pics de courant après la commutation MLI. La réaction du courant montre une réponse rapide due au terme RC de la CLL et une augmentation plus lente du courant due au terme RL du bobinage.

Il est possible de trouver un circuit de remplacement comme le montre l'exemple suivant :

Les selfs moteur (= inductances supplémentaires) utilisées comme composants externes ou intégrées dans l'étage de puissance d'un contrôleur de moteur peuvent réduire les pics de courant. Néanmoins, l'utilisation de la CLL en combinaison avec un contrôleur de moteur moderne doté d'un étage de puissance MLI n'est normalement pas recommandée.

Conclusion :

La CLL peut être utile dans les applications suivantes :

• Lors de l'utilisation de moteurs à balais alimentés directement par une alimentation ou une batterie (c'est-à-dire sans contrôleur de moteur avec un étage de puissance MLI entre les deux).
• Lors de l'utilisation d'un étage de puissance dit linéaire (au lieu d'un étage de puissance MLI).
  Remarque :
  Les étages de puissance linéaires appliquent une tension continue variable au moteur. La tension du moteur n'est pas générée par une tension modulée en largeur d'impulsion (= MLI), mais par une sorte de résistance électronique variable. En raison de la faible dynamique et du faible rendement (= perte de puissance élevée) en fonction du point de fonctionnement du moteur, les étages de sortie linéaires ne sont pas très courants de nos jours. L'ancien contrôleur de moteur "LSC" (= Linear Servo Controller) de maxon dispose encore d'un tel étage de sortie de puissance linéaire, mais il n'est disponible que sur demande.

Dans la mesure du possible, la CLL ne devrait pas être utilisé lors de l'utilisation d'un contrôleur de moteur avec un étage de puissance MLI. Tous les régulateurs maxon actuels (par exemple la ligne de produits ESCON et EPOS) ont des étages de sortie MLI, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas être combinés avec des moteurs à courant continu avec CLL. Si c'est le cas, il faut vérifier si des selfs moteur supplémentaires sont nécessaires.