Alimenter un ou deux enroulements?

Alimentation d'un moteur pas à pas mexicain...

Je vais de nouveau raisonner en courant, mais c'est le même raisonnement si je parlais en tension.

Courant dans une phase
une seule phase alimentée

Pour le nominal donné par le constructeur, j'alimente deux enroulements de résistance R avec un courant I. La puissance dissipée dans un seul enroulement est RI² et la puissance totale pour les deux enroulements est le double soit 2RI². Pour dissiper la même puissance dans un seul enroulement il va falloir faire passer un courant I√2. En effet la puissance sera de R.(I√2)² soit 2RI². Comme les moteurs sont construits pour être à la limite de l'échauffement maximum, si on peut faire passer un courant I dans deux bobines (mode deux phases à la fois par exemple), on ne peut pas dépasser I√2 dans une seule bobine (mode une phase à la fois par exemple)

Pour le nominal donné par le constructeur, j'alimente deux enroulements de N spires avec un courant I (une bobine pour une phase, l'autre pour la deuxième phase, en mode deux phases à la fois) Chaque enroulement va produire un champ magnétique proportionnel au nombre de spires et au courant, soit kNI. Vu que le champ produit par deux phases sont décalées de 90° (voir le moteur de base), le champ résultant produit par deux bobines sera de √2kNI. Si j'alimente maintenant une seule bobine (mode une phase à la fois), et comme on ne peut y mettre que I√2, on aura le même champ magnétique. En conclusion si on a un moteur bipolaire, l'alimenter en en mode une phase à la fois ou deux phases à la fois donne le même échauffement et le même couple pour peu que l'on choisisse le courant maximal admissible, I donné par le constructeur en mode deux phases à la fois ou I√2 en mode une phase à la fois.

J'entends souvent dire qu'en mode deux phases à la fois, le couple est plus grand qu'en mode une phase à la fois. Ce n'est vrai que si pour le deuxième mode on sous-alimente le moteur. Mais je reconnais que pour un moteur 12V, personne n'a l'idée de l'alimenter en 17V en mode une phase à la fois. C'est pourtant la tension nominale pour ce mode.

Pour étayer ceci, voici un extrait de la table utilisée par les drivers donnant les courants dans les enroulements:

On y remarquera que si une seule bobine est alimentée, le courant est de 100%, et si on en alimente deux, le courant est réduit de √2.

Toutefois si on a un moteur 12V et qu'il est alimenté avec une tension d'alimentation de 12V, utiliser le mode une seule phase à la fois permet de diviser le courant et le couple par √2. Ce peut être intéressant si on a assez de couple, pour diminuer l'échauffement par 2.

Courant dans une ou deux bobines d'une même phase

Pour un moteur unipolaire, en principe on n'alimente qu'une seule bobine sur les deux que comporte une phase donnée. Supposons qu'elle soit alimenté avec le courant maximal I. Si on utilise ce moteur en mode bipolaire, on peut n'utiliser qu'une seule bobine. On aura alors le même couple kNI et le même échauffement RI² que le moteur soit en mode unipolaire ou bipolaire avec une seule bobine. Mais on peut aussi utiliser les deux bobines en série! Il faudra donc réduire le courant par √2 pour ne pas dépasser l'échauffement maximal mais alors le flux magnétique sera plus important car le nombre de spires à doublé. On n'est plus dans le cas précédent ou il y avait un décalage de 90° entre les deux champs produits, ici les champs sont de même orientation. Si on ne veut pas saturer le moteur, il faut alors réduire le courant par 2 et pas par √2. Le moteur aura le même couple mais chauffera moins. Il chauffera moins car on a plus cuivre, c'est une autre démonstration qu'à performance égale (couple), on peut diminuer la taille des enroulement et donc du moteur si on utilise un moteur bipolaire.

Chez des constructeurs

On trouve donc souvent des coefficients √2 à prendre en compte pour les limites des courants ou des tensions. Juste pour rigoler, j'ai aussi vu le coefficient 1,96. Il provient du calcul suivant: √2 x √2 = 1,4 x 1,4 = 1,96 . Si vous voyez ce coefficient, prenez 2, ce sera plus exact et plus facile à calculer!