Comment fonctionnent les servomoteurs

Le principe de fonctionnement d’un servomoteur est relativement simple, mais son rendement est assez élevé. La commande électronique du servomoteur est intégrée à l’ensemble moteur, qui utilise un arbre flexible généralement équipé d’engrenages. Des signaux électriques pilotent le moteur et déterminent également l’amplitude du mouvement de l’arbre. La configuration interne d’un servomoteur est simple : un petit moteur à courant continu, un circuit de commande et un potentiomètre. Le moteur à courant continu est relié à la roue de commande par un réducteur ; lorsque le moteur tourne, la résistance du potentiomètre varie, ce qui permet au circuit de commande de réguler avec précision le mouvement et la direction.

Lorsque l’arbre est en position correcte (cible), le moteur cesse d’alimenter la charge. Si l’arbre ne s’arrête pas à la position cible, le moteur continue de tourner jusqu’à ce qu’il se mette dans la bonne direction. La position cible est transmise par une ligne de signal sous forme d’impulsions électriques. Par conséquent, la vitesse du moteur est proportionnelle à l’écart entre la position réelle et la position souhaitée. À mesure que le moteur se rapproche de la position cible, sa vitesse diminue progressivement ; en revanche, plus il s’éloigne, plus sa vitesse augmente. Autrement dit, les servomoteurs doivent accomplir leur tâche aussi rapidement que possible, ce qui en fait des dispositifs particulièrement performants.

Lorsqu’un servomoteur à courant alternatif ne reçoit aucune tension de commande, seul un champ magnétique pulsant, engendré par les enroulements d’excitation dans l’entrefer, est présent, et le rotor demeure immobile, sans couple de démarrage. Dès lors que la tension de commande est appliquée et que les courants des enroulements de commande et d’excitation sont déphasés, un champ magnétique tournant se forme dans l’entrefer, et un couple électromagnétique apparaît, entraînant la rotation du rotor dans le sens du champ tournant. Toutefois, le servomoteur doit non seulement pouvoir démarrer sous l’action de la tension de commande, mais aussi s’arrêter instantanément dès la disparition de cette tension. Si, comme un moteur asynchrone monophasé classique, le servomoteur continue à tourner après la chute de la tension de commande, on observe alors un phénomène de dérapage ; ce phénomène, dû à la perte du contrôle de la rotation propre, est appelé « survitesse ».

Le principe de fonctionnement fondamental du servomoteur à courant continu traditionnel est exactement le même que celui d’un moteur à courant continu ordinaire : il repose sur l’action du courant d’induit et du flux dans l’entrefer pour engendrer un couple électromagnétique qui fait tourner le servomoteur. On utilise généralement la commande par l’induit, c’est‑à‑dire qu’en maintenant la tension d’excitation constante, on ajuste la vitesse en faisant varier la tension d’induit. Plus la tension d’induit est faible, plus la vitesse est réduite ; lorsque la tension d’induit est nulle, le moteur s’arrête. En effet, lorsque la tension d’induit est nulle, le courant d’induit l’est également, le moteur ne développe aucun couple électromagnétique et ne peut donc pas tourner.