Faire varier la vitesse d’un moteur synchrone meccano (Ampli audio)

Ce sujet me trotte dans la tête depuis des mois et j’ai cherché des solutions…

Pour ceux qui n’ont pas pu suivre les épisodes précédents voilà comment les choses se présentent :

– sur les moteurs courant continu que l’on connait tous, pour faire varier la vitesse, c’est pas compliqué : on fait varier la tension ; avec 6 volts le moteur jaune 6 vitesses meccano (par exemple) tourne moins vite qu’avec 9 volts

– sur les moteurs synchrones (qui fonctionnent avec du courant alternatif), faire varier la tension ne change pas la vitesse de rotation : si le moteur tourne avec 6 volts, avec 9 volts il ne tournera pas plus vite …

Pour un moteur synchrone à 8 pôles (par exemple), avec le courant alternatif usuel (50 Hz), les pôles sont attirés 100 fois par seconde et à chaque fois il font 1/8 de tour soit en une minute 100×60/8 = 750 tours

Ce qui est pratique c’est que le moteur synchrone est têtu, il tourne à vitesse constante ! Dans notre exemple, il tournera à 750 tours/min ou s’arrêtera.

Donc deux voies pour en faire varier la vitesse :

– changer le nombre de pôles

– changer la fréquence du courant

Ici on va essayer de faire varier la fréquence du courant avec des méthodes… artisanales

La recette :

– prendre un PC
– utiliser un logiciel gratuit qui génère une sinusoïde sur la sortie son du PC (voir techmind.org). Ici j’utilise siggen
– relier la sortie son du PC à un ampli audio
– relier le moteur synchrone sur une sortie haut-parleur de l’ampli (ne pas prendre le super ampli du salon pour les essais )

Quelques infos :

– On arrive sans peine à faire fonctionner le moteur sur la plage 30Hz – 55 Hz (soit de 450 à 825 tours/min pour ce moteur 8 pôles)

– L’ampli a une puissance de 25w sous 4 ohms (trouvé chez Conrad à 35 euros) ; en brocante ça doit se trouver encore moins cher mais faire attention quand même, il faut des watts et les basses fréquences doivent être amplifiées ; la bande passante de celui que j’ai trouvé est, sur le papier, de 20 à 20000 Hz, (j’utilise ici la plage 30-55Hz). Un ampli dont la bande passante serait 100-15000 Hz ne conviendrait pas car ce sont les fréquences basses (en dessous de 50 Hz), les plus intéressantes dans cette utilisation en variateur.

– Le moteur synchrone est constitué de 4 bobines en parallèle pour se rapprocher au mieux des 4 ohms (une bobine meccano toute seule a une impédance de 16 ohms).

Evidemment c’est très expérimental et l’ampli n’est pas protégé (faire très attention aux courts-circuits en sortie HP), mais ça fonctionne.

Un test sur plus d’une heure montre que l’ampli ne part pas en fumée et ne chauffe pas ; au voltmètre on mesure 6v aux bornes des bobines, ça reste raisonnable.

Quand on passe d’une fréquence à l’autre, le moteur doit être relancé à la bonne vitesse, on ne peut pas faire varier la vitesse seulement en pianotant sur le PC.

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Une autre solution va être possible grâce à l’Arduino !