Moteur à Rotor Sans fer

Est ce que la transmition par ressort lui fait perdre de la puissance car avec l'axe de rotation du bogie excentré la loco se cabre quand les bandages sont placé aux essieux exterrieurs Pour essayer de palier ce probleme j'ai mis les bandages sur les essieux interrieurs mais çà n'empeche que c'est une folle-dingue (trop vite ou trop lent)

Andre Gay a écrit:

En tout cas les RSF ne supportent pas les alimentations à courant rectangulaires.

J'ai souvent entendu cette info et je me pose plusieurs questions à ce sujet:

• Quelle en est la raison ?
  
• Cela devrait poser un problème lors de la digitalisation de machines équipées de prises NEM, donc prévues pour cela. À ma connaissance, les décodeurs règlent la vitesse du moteur en changeant la largeur des impulsions PWM qu'ils génèrent. C'est la manière la plus simple pour le micro-contrôleur. Donc si ces machines sont équipées de moteurs RSF, problème à la digitalisation.
  

Bonne fin de semaine.

Je pense que cette histoire de courant rectangulaire ou de digital qui "fume" les moteurs à rotor sans fer est à ranger aux oubliettes du modélisme.

Comme le disait Gbo, très légers, ils sont sensible à des fréquences qui étaient habituellement utilisées pour le PWM d'alimentation des moteurs, maintenant la plupart des décodeurs proposent des fréquences de PWM nettement plus élevées, ce qui ne perturbe plus ces moteurs.
On peut souvent choisir entre plusieurs fréquences.

Reste encore des problèmes pour:
- Les alimentations pulsées (analogique donc) donc la fréquence de découpage tombe mal !
- Les tensions HF superposées au courant traction pour l'éclairage des voitures, pas si HF que ça d'ailleurs puisqu'elles tombent parfois proche des fréquence de résonance du moteur RSF.
(Je crois que DR a modifié ses fréquences depuis l'arrivé des moteurs RSF, les spécialistes confirmeront.)

Je déterre ce sujet en posant une question à propos de la BB 75000 (qui va donc ressortir chez MikadoTrain/REE).

C'est la seule loc de ma collection qui semble être fâchée avec mon alim asservie alors qu'elle fonctionne comme une horloge en analogique.
Ma question est donc la suivante (pour celles et ceux qui la possèdent) : cette loc est-elle équipée d'un moteur à rotor sans fer ?

La 63000 citée plus haut fonctionne, elle, à merveille en alim asservie. Donc pas équipée de moteur à rotor sans fer.

Le principe d'une alim asservie est d'ajuster en permanence la tension envoyée au moteur pour que sa vitesse de rotation reste calée sur la consigne donnée même si l'effort de traction demandé varie (rampe, palier ou déclivité, courbe serrée ou alignement, train léger ou train lourd...).

Pour ce faire, il faut donc un contrôle permanent de la vitesse réelle. Plusieurs principes sont imaginables (radar, mesure du temps de trajet entre 2 capteurs fixes, etc).
Le plus pratique (mais pas le plus juste) est de mesurer la force contre électromotrice dans le moteur. Pour faire simple, les moteurs à aimant permanent sont réversibles : si on les fait tourner ils fonctionnent comme une dynamo, la tension fournie étant quasi proportionnelle à la vitesse de rotation. L'idée est donc de profiter des "trous" de tension du signal rectangulaire délivré par une alim à découpage pour "lire" la tension à la voie renvoyée par le moteur qui tourne sur son inertie.

Pour que tout cela fonctionne avec la même efficacité sur différentes locos, il faut réunir plusieurs conditions :
1) il faut des moteurs disposant grosso modo de caractéristiques similaires.
Pour une même tension d'alim et une même sollicitation mécanique, il faut une force contre électromotrice (FCEM) du même ordre de grandeur, sinon l'asservissement imposera une vitesse différente. Je ne connais pas suffisamment la technologie des moteurs à rotor sans fer pour dire si la FCEM est du même ordre de grandeur qu'un moteur classique à vitesse égale, mais ça pourrait être une cause de dysfonctionnement

2) il ne faut pas d'éléments (tels que les diodes) insérés dans le circuit. Si la motrice a été ralentie par l'insertion de diodes, classiques ou Zener, en série avec le moteur, la valeur de force contre électromotrice qui remonte du moteur vers l'alim est elle aussi impactée par ces diodes. Dans ce cas l'asservissement va trouver une FCEM affaiblie et va augmenter la tension délivrée pour tenter de retrouver une FCEM conforme, compensant ainsi l'effet réducteur de vitesse des diodes.

Pour compléter: je possède une 150C Minitrix , machine équipée d'un moteur Faulhaber . J'ai monté un décodeur car la platine digitale est présente sur ce modèle. Le fonctionnement est parfait avec un très bon ralenti.
PS: j'avais des doutes qu'en au résultat , surtout avec les platines Minitrix aux contacts aléatoire de la prise décodeur...  déboires avec les BB67300...
Mais avec la 150C la digitalisation est un succès. Comme quoi moteur à rotor sans fer et digitalisation font bon ménage.

Merci DMARRION pour ces explications exhaustives.

Quant à ma question, vu qu'elle n'obtient aucune réponse, je la retire définitivement.

Bonjour,

SoiFran a écrit:

... Ma question est donc la suivante (pour celles et ceux qui la possèdent) : cette loc est-elle équipée d'un moteur à rotor sans fer ?...

SoiFran a écrit:

... Quant à ma question, vu qu'elle n'obtient aucune réponse, je la retire définitivement.

Alors, je la repose sous un autre angle : est-ce qu'il y a un moyen de reconnaître un moteur RSF ?

A+
Georges

je ne suis pas spécialiste , mais je dirais qu'un moteur RSF est un moteur sans charbon ; ou inversement , si il y a des charbons il ne s'agit pas d'un moteur RSF !

cisalpin a écrit:

je ne suis pas spécialiste , mais je dirais qu'un moteur RSF est un moteur sans charbon ; ou inversement , si il y a des charbons il ne s'agit pas d'un moteur RSF !

Je pense que tu te trompes, les moteurs à rotor sans fer sont des moteurs à courant continu et ils ont un collecteur, il doit donc y avoir des charbons, même s'ils sont cachés sous un capot.
Les moteurs sans charbon sont des moteurs "à champ tournant" qui nécessitent une alimentation polyphasée.

alors autant pour moi , j'étais persuadé que les moteurs RSF étaient dépourvus de charbons !

Pour info sur les moteurs CC avec balais et rotor avec ou sans fer.

http://www.mdp.fr/documentation/lexique/courant-continu/composition.html

Bonsoir,
Concernant le fonctionnement des moteurs à RSF, j'ai lu plusieurs fois que c'était problématique avec du courant pulsé (PWM)... ou pas... ou que ça dépendait des fréquences de ces PWM. Quelle est la fréquence minimale pour que ça fonctionne bien ?

Bonjour à vous tous,
Vieux débat !
Pour simplifier un peu les choses, l'évolution des fréquences de référence des décodeurs DCC donne déjà une première idée. Actuellement, ça tourne autour de 22 khz.
Les recommandations des fabricants de ce genre de moteurs sont du même ordre de grandeur.
Sur mon réseau, en analogique, je fonctionne en continu pur régulé, mais je me suis bricolé des alims en PWM asservies pour avoir un mode "manœuvre". Et j'ai réglé la fréquence de référence à 43 khz.
Mes moteurs, RSF ou "classiques", l'acceptent très bien.
Par exemple, j'ai un petit Kof Ibertren que j'ai équipé d'un moteur RSF "Micromotor. eu" qui arrive à manœuvrer 5 DEV Mikadotrains au ralenti, sans grognement.

Merci Philippe !

Bon, alors je comprends qu'on peux mettre des moteurs à RSF sans problème :
- en "commande analogique" avec une alim PWM avec une fréquence élevée
- en digitalisant les modèles avec une fréquence de décodeur assez élevée.

La question se pose notamment pour les kits de remotorisation de modèles qui en ont besoin (TGV ou 9400 Lima par exemple).

En tout cas, je n'ai aucun souci !
Pour les kits de remotorisation de Micromotors. eu, c'est assez facile à monter et le résultat est franchement bon.
Ceci dit, les petits Buhler (mais sans marquage apparent) qui sont montés sur les machines Lima sont assez performants. Mais il faut bien vérifier l'alignement de la transmission et la lubrifier correctement.
Mes petites Re 4/4 tirent sans problème des rames de 7 voitures à bogies avec le moteur d'origine.
L'autre truc à vérifier, et en général à changer, c'est les bandages d'adhérence, ceux d'origine sont vieux et n'ont jamais été bons.

Le problème avec les fréquences élevées sur les alims PWM non asservies, c'est que les vieilles locos (Roco CC 7100 et BB 63000, Arnold BB 25200, Minitrix CC 6500 et 72000 pour ne citer que ces machines) fonctionnent nettement moins bien sous une tension hachée à fréquence élevée que sous du continu lisse.
J'ai fait plein d'essais à différentes fréquences et clairement, une amélioration du ralenti par rapport au continu lisse n'est obtenue que pour des fréquences très basses, avec comme inconvénient les vibrations et grognements audibles à basse vitesse (c'est d'ailleurs grâce à ces vibrations que la mécanique se décolle mieux au démarrage).

Initialement parti pour une exploitation en continu lisse, j'ai finalement modifié toutes mes cartes de block automatique et mes alims de zones de gare pour un fonctionnement en mode PWM sans asservissement, et j'ai choisi la fréquence de 100 Hz qui représente un compromis acceptable à mes yeux.
Récemment, j'ai équipé quelques vieilles locos d'un kit de remotorisation avec micromoteur à rotor sans fer. Il faut comprendre que lorsqu'on dit que les rotors sans fer ne supportent pas le courant pulsé à basse fréquence, c'est surtout à basse vitesse. En effet, plus la vitesse de consigne augmente, plus les créneaux de l'onde PWM se ressèrent et plus on se rapproche du continu lisse.
A priori, le 100 Hz est supporté, dans la mesure où les séquences de démarrage et de marche au ralenti ne représentent pas l'essentiel du temps de fonctionnement.
J'espère que la tenue dans le temps confirmera ce constat !

Bonjour à vous tous,
Je suis un peu perplexe devant ce dernier message. Je ne doute absolument pas de la réalité de ces observations, mais, dans la mesure où elles vont à l'encontre de ce que j'ai pu lire et observer moi même, je me demande si il n'y aurait pas un autre facteur.
Je n'ai jamais fait d'essai avec des fréquences aussi basses, si ce n'est avec des vieux transfos qui donnent du redressé double alternance, donc effectivement 100 hz, ce qui correspond bien aux alimentations contemporaines de ces machines.
Mes essais avec des cartes électroniques ont commencé avec du 1 khz non asservi, pour monter progressivement vers mes montages actuels à 43 khz asservis.
Théoriquement, transformer une partie de l'énergie reçue par le moteur en vibrations devrait correspondre à une perte d'efficacité, or il semble qu'il n'en est rien. D'où ma perplexité...

Philippe 67 a écrit:

Bonjour à vous tous,
Je suis un peu perplexe devant ce dernier message. Je ne doute absolument pas de la réalité de ces observations, mais, dans la mesure où elles vont à l'encontre de ce que j'ai pu lire et observer moi même, je me demande si il n'y aurait pas un autre facteur.
Je n'ai jamais fait d'essai avec des fréquences aussi basses, si ce n'est avec des vieux transfos qui donnent du redressé double alternance, donc effectivement 100 hz, ce qui correspond bien aux alimentations contemporaines de ces machines.
Mes essais avec des cartes électroniques ont commencé avec du 1 khz non asservi, pour monter progressivement vers mes montages actuels à 43 khz asservis.
Théoriquement, transformer une partie de l'énergie reçue par le moteur en vibrations devrait correspondre à une perte d'efficacité, or il semble qu'il n'en est rien. D'où ma perplexité...

Bonjour Philippe,

Les vibrations à basse fréquence ne sont pas contre-productives.

En effet, la principale raison qui fait qu'il est difficile d'obtenir un démarrage bien progressif d'un train à notre échelle en montant progressivement la tension d'alim, c'est la faible masse (inertie) :

- Pour décoller un train réel, il faut vaincre l'adhérence des roulements ou paliers sur chaque roue du train et l'adhérence des points de contact rails-roues. L'effort des moteurs monte progressivement jusqu'à ce que ces forces soient vaincues, et à ce moment le train ne part pas comme une fusée car la force d'inertie très significative vient lisser la progression en vitesse.

- A l'échelle N, les masses sont si faibles que la force d'inertie est insufisante pour jouer ce rôle de lissage.
De plus, au niveau des forces d'adhérence à vaincre pour décoller le train, s'ajoute au roulement et au points de contact rails-roues celle de la chaine cinématique de la transmission moteur-roues motrices de la loco.
A l'arrêt, il se forme des micro-soudures au niveau de chaque engrenage et de chaque contact entre vis sans fin et pignon, ces micro-soudures tendent à "coller" la mécanique. Sur une loco en N, cette force est en général la plus significative.
C'est ce qui explique qu'il faut, pour décoller le train, une tension sensiblement supérieure à celle qu'il faut pour le maintenir en roulement à basse vitesse, et donc que l'on obtient des démarrages pas très séduisants avec une alimentation non asservie.

L'intérêt d'une tension hachée à fréquence basse, c'est que les vibrations qu'elle engendre dans la transmission moteur-roues motrices agissent comme des coups de boutoir répétés, ce qui décolle bien plus facilement les micro-soudures.
Pour prendre un exemple non ferroviaire, lorsqu'un maçon monte un mur, pour positionner un parpaing correctement, il tapote légérement dessus avec un petit marteau. Cette façon de faire permet, par des petits chocs répétés, de décoller le parpaing sans le déplacer d'une grande amplitude. Si le maçon procédait en exerçant une force continue et progressive avec ses mains, une fois décollé le parpaing irait à coup sûr trop loin.

Il n'y a qu'avec les basses fréquences que cet effet "petits coups de marteau" est visible sur les démarrages de nos trains en N. Dès que la fréquence augmente, les coups se rapprochent et on arrive vite au point où l'inertie des pièces en mouvement, même faible, devient suffisante pour créer une continuité de l'effort entre chaque impulsion.

Du point de vue électronique, j'ai effectué tous mes essais avec un générateur PWM on ne peut plus classique  qui donne une onde rectangulaire (schéma ci-dessous), et pour chaque fréquence et chaque loco j'ai testé avec et sans la diode de roue libre.

(1) La fréquence est déterminée par le condensateur de 0,47 µF relié à l'entrée - et le pont des R de 10 K et 22 K reliées à ll'entrée + du premier ampli op. Pour mes essais et obtenir des fréquences plus élevées, j'ai évidemment changé le condensateur. Le ratio PWM est réglé par le potar de 10 K, celui de 100 K régle la pseudo inertie de la progression. Les 2 ajustables de 22 K permettent de régler les ratios PWM maxi et mini

Si tu as un schéma qui donne satisfaction sans asservissement à des fréquences élevées, je suis preneur.

Bonsoir à vous tous,
Bonsoir DMARRION,
Je réponds un peu tard, mais je suis simplement parti du schéma type proposé par ON semiconductors sur la data sheet du LM 2576, dont l'horloge interne est calée à 52 khz. J'ai seulement rajouté un shunt sur le potentiomètre avec un 2N 2222 et un petit circuit RC pour avoir un démarrage ou un ralentissement progressif si j'utilise les signaux du block.
Sinon, toutes les sections de pleine voie sont en continu pur avec des LM 317.

Merci Philippe,

Je viens de jeter un coup d'oeil sur le schéma dont tu parles. Sur ce schéma, sur la sortie utilisation il y a une self de 100 µH câblée en série, mais surtout il y a un condensateur de 1000 µF entre la sortie et le commun.
Si tu as bien monté ce condensateur, la loco ne reçoit pas une tension pulsée, mais une tension quasi lisse. La technologie PWM est bien présente, mais seulement pour fabriquer la tension de consigne en amont de ce dispositif. En aval, on a du continu qui sera d'autant plus lisse que la fréquence de l'onde PWM est élevée. Je comprends mieux pourquoi tes locos anciennes fonctionnent bien avec cette alim.

L'intérêt de ce montage est de ne dissiper que très peu de chaleur dans le système de variation de la tension, puisqu'il fonctionne avec une technologie PWM, mais pour autant on ne retrouve pas les avantages d'une tension PWM à la voie, avantages qui sont par rapport au continu lisse :
- Une prise de courant (légèrement) améliorée.
En effet, à basse vitesse la tension à la voie est faible en continu lisse, les saletés et micro traces d'oxydation peuvent créer une barrière isolante à chaque point de contact (rail/roue, et roues/lamelles frotteuses).
Une tension pulsée, même si sa valeur moyenne est faible, conserve ses pics à la valeur maxi de 12V ou 15V, tension plus aptes à "percer" les micro-isolements.

- Suppression de l'effet de seuil pour les locos dont le moteur est ralenti par des diodes en série.
Avec du continu lisse, si on a ajouté des diodes pour créer une chute de tension, il y a un inconvénient. Prenons un exemple : une loco qui démarre sous 4V, mais qui roule nettement trop vite sous 12V. Avec plusieurs diodes câblées en série, on peut réduire par exemple de 3V la tension aux bornes du moteur de sorte qu'à la vitesse maxi, le moteur est alimenté sous 12-3 = 9V et la vitesse est correcte. Malheureusement, au démarrage, rien ne se passera tant que la tension à la voie ne sera pas d'au moins 4+3 = 7V. La plage de réglage de vitesse utile est donc sensiblement réduite sur le potar.
Avec une tension pulsée, les pics de 12V perdront 3V à la traversée des diodes chûtrices, mais atteindront le moteur même au déburt de la course du potar. La tension pulsée supprime donc l'inconvénient des diodes chûtrices à basse vitesse.

- Un effet "décollant" pour les pièces mécaniques en mouvement qui améliore le démarrage par l'effet "coups de boutoir", si la fréquence des pulsations est suffisamment basse.

Il y a certes un lissage, mais l'effet PWM est bien présent.
J'avais participé à une discussion sur le même sujet sur le forum de LR, vidéo de comparaison entre du continu pur avec LM 317, et PWM avec LM 2576. Avec du matériel H0 (forum LR oblige ) qui n'était pas sorti de ses boîtes depuis plus de 30 ans.
Il faut que je retrouve ses coordonnées YT et que je la diffuse ici(pas facile de les poster depuis mon téléphone).

Avec 1000 µF en sortie, si la consommation est de quelques centaines de mA (1 loco échelle N), même avec du 50 Hz redressé monoalternance on obtient un lissage avec une ondulation assez faible. Avec une fréquence > à 10 kHz, le lissage est quasi parfait.

Je pense que pour compléter utilement le sujet du forum LR montrant une différence de ralenti des locos suivant qu'elles sont alimentées par un montage à base d'un LM 317 ou par le montage construit autour du LM 2576, il aurait fallu un relevé comparatif avec un oscilloscope de la forme des tensions à la voie.
Peut-être que lors de ce test, le condensateur de 1000 µF n'était pas câblé, ou remplacé par un condo d'une valeur nettement plus faible, ce qui aurait eu pour effet de supprimer ou diminuer le lissage.

Dans ce cas, je ne pige pas pourquoi le ralenti serait meilleur avec le PWM à 54 kHz car au vu des résultats de mes propres essais de fonctionnement en PWM à fréquence élevée sans asservissement du moteur, le fonctionnement est calamiteux, bien plus mauvais qu'en continu lisse.

L'explication est peut-être tout simplement liée à la qualité de mon alim de test. Si elle n'est pas performante pour les fréquences élevées, les résultats de mes tests ont été faussés car à ces fréquences, le moteur doit avoir une impédance très complexe qui déforme la tension si celle-ci n'est pas délivrée par un générateur capable d'amortir fortement les suroscillations et les résonances. Pour en avoir le coeur net, il faudrait que je vérifie à l'oscilloscope l'allure de la tension à la voie pour une fréquence > 10 kHz avec une loco sur les rails.

Sinon, je me souviens avoir essayé pour une fréquence basse (100 Hz) d'ajouter des condos de diverses valeurs en sortie afin de tenter d'obtenir une sorte d'intermédiaire entre les créneaux PWM et le continu lisse, de manière à ménager les moteurs à rotor sans fer, mais les performances redevenaient les mêmes qu'en continu lisse, avec notamment la réapparition de l'effet de seuil sur mes locos équipées de diodes chûtrices.

Bonjour.
Après quelques essais, j'ai fini par renoncer à faire fonctionner des moteurs RSF en courant pulsé.
Mais je suis allé ce WE à l'expo de La Ferté sous Jouarre et j'y ai rencontré un Niste qui m'a dit utiliser sans problème sur les moteurs RSF des petits circuits PWM qu'il achète chez AliExpress. Ca vaut une bouchée de pain, autour des 2€. Ils ne sont pas asservis, n'ont aucune protection contre les court-circuits, supporteraient 1A et fonctionnent en 20KHz. j'en ai commandé quelques uns. Je vous raconterai.

Formalhaut a écrit:

Bonjour.
Après quelques essais, j'ai fini par renoncer à faire fonctionner des moteurs RSF en courant pulsé.
Mais je suis allé ce WE à l'expo de La Ferté sous Jouarre et j'y ai rencontré un Niste qui m'a dit utiliser sans problème sur les moteurs RSF des petits circuits PWM qu'il achète chez AliExpress. Ca vaut une bouchée de pain, autour des 2€. Ils ne sont pas asservis, n'ont aucune protection contre les court-circuits, supporteraient 1A et fonctionnent en 20KHz. j'en ai commandé quelques uns. Je vous raconterai.

La technique PWM mentionnée sur une alim ne signifie pas forcément qu'elle délivre en sortie une tension pulsée PWM. Cela peut seulement signifier qu'il s'agit d'une alim à découpage qui délivre une tension continue lisse.
Etant donné le prix, le fabricant en vend probablement énormément, et je doute qu'une sortie pulsée concerne suffisament d'applications pour offrir un débouché commercial suffisant. C'est pourquoi je pense que ces alims fournissent du continu lisse, pour lequel les applications sont bien plus nombreuses.
A vérifier après réception !