MCC_2006_07

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La Machine à Courant Continu

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I. Introduction

Les principales sources de l’énergie électrique mises en œuvre industriellement sont l’énergie électrique et l’énergie mécanique.

Disposant, en général, de l’une ou de l’autre de ces sources, on est amené à réaliser une conversion au moyen de machines électriques. On utilise :

BENGMAIH 3

• Un moteur pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique.

• Une génératrice pour convertir l’énergie mécanique en énergie électrique

BENGMAIH 4

De part la nature de l’énergie électrique utilisée, on distingue :

– Les machines à courant continu qui fonctionnent avec des tensions continues.

– Les machines à courant alternatifs qui fonctionnent avec des tensions triphasées et plus rarement avec une tension monophasée

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II. Description d’une machine à courant continu

La constitution d’une machine à courant continu est la même qu’elle fonctionne en générateur ou en moteur. Elle se compose de quatre organes :

• L’inducteur : (partie fixe que l’on appelle stator) il sert à créer un champ d’induction magnétique qui agit sur

• L’induit (partie tournante, à l’intérieur, c’est le rotor) • Le collecteur : il sert à établir une liaison électrique entre

l’induit et l’extérieur de la machine grâce aux• Balais.

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II. Description d’une machine à courant continu

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Culasse

Rotor

Φ

SudNord

Lignes de champ

Description d’une machine à courant continu

Ligne de champ magnétique inducteur.

Stator

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ΦSud

NordCulasse

Rotor

Sud

Nord

Description d’une machine à courant continu

Stator

Ligne de champ magnétique inducteur.

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Vue en coupe

Boîte à bornes

VentilateurInduit bobiné Inducteur

Balais

Collecteur

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L ’évacuation des sources de chaleur se fait par 3 modes de transfert

conduction convection* naturelle* forcée

rayonnement

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4

6

5

1

7

2

3

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Constitution

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Le rotor avec son collecteur

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BENGMAIH 15

BENGMAIH 16

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Le rotor

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BENGMAIH 19

BENGMAIH 20

Il est constitué de 3 parties

Rotor ou induit

le circuit magnétique

le collecteur

le circuit électrique

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BENGMAIH 22

Induit bobiné (Rotor)

Les bobines de l ’induit sont logées dans des encoches fermées par des cales.

Les bobines sont brasées aux lames du collecteur et mises en série..

Le champ inducteur vu par l’induit au cours d’un tour est variable. Il faudra feuilleter le rotor afin de réduire les pertes fer de l’induit.

Il est donc constitué de tôles circulaires isolées et empilées sur l’arbre de façon à obtenir le cylindre d’induit. Ces tôles sont en acier au silicium et isolées par vernis.

BENGMAIH 23

Le stator

BENGMAIH 24

4 pôles inducteur

BENGMAIH 25

Inducteur ou stator Deux types d ’excitation sont utilisées, soit :

- à aimants permanents. Les pertes joules sont supprimées mais l ’excitation magnétique est fixe. Dans les grosses machines, le coût des aimants pénalise cette solution.

- à enroulements et pièces polaires..

BENGMAIH 26

Inducteur ou stator Deux types d ’excitation sont utilisées, soit :


- à enroulements et pièces polaires.

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Inducteur ou statorDeux types d ’excitation sont utilisées, soit :


- à enroulements et pièces polaires.

BENGMAIH 28

Les portes balais

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BENGMAIH 30

Balais Les balais assurent la liaison électrique ( contact glissant ) entre la partie fixe et la partie tournante. Pour des machines de forte puissance, la mise en parallèle des balais est alors nécessaire.

Pour des raisons d’économie, ils doivent avoir une durée de vie aussi longue que possible et assurer un bon contact électrique. Différentes technologies existent : les balais au charbon dur, les graphitiques, les électro-graphitiques, et les métallo-graphitiques.

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Machines complètes

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BENGMAIH 35

Moteur cc de laminoir fourni en 1915, moderniséen 1955 et toujours en service.

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Moteur cc de laminoir couple max : 2500kNm à 50 tr/min, 1950

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BENGMAIH 39

III. Principes de fonctionnement

BENGMAIH 40

1. Force de Laplace

Une portion de circuit électrique parcouru par un courant I et placé dans un champ magnétique B est soumis à une force électromagnétique ou force de Laplace.

Cette force s’écrit :

• Sa direction : elle est perpendiculaire à B et à I.• Son sens est donné par la règle de la main droite :

F I L B

BENGMAIH 41

Règle des trois doigts de la main droite

champ

forcecourant

BENGMAIH 42

BENGMAIH 43

Remarque

Lorsque i et B sont perpondiculaires, par construction dans les machines électriques : f = B.I.l

BENGMAIH 44

Cas où le rotor est un aimantSi le rotor est un aimant, il entrera en rotation pour

positionner ses pôles à l’opposé des pôles du stator. Malheureusement, le mouvement sera au maximum d’un demi-tour; il faudrait donc modifier les pôles de ce rotor

au moment où il achève son demi-tour.

IE

IE

IE

nord sud

B B

Sud

Nord

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Cas où le rotor est un aimant

IE

IE

IE

nord sud

B B

Sud

Nord

BENGMAIH 46

Problème au niveau de la ligne neutre

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• En effet, dans cette position, les forces de Laplace créées sur les conducteurs du rotor ne peuvent plus le faire tourner. Et même si (avec l’inertie par exemple) le rotor passait de l’autre côté de la ligne neutre, les forces de Laplace le feraient tourner dans l’autre sens. C’est pour cela qu’il faut ajouter au rotor un dispositif qui permette la continuité du courant I en assurant son inversion: c’est le rôle du collecteur.

BENGMAIH 49

Cas d’une spireLe schéma suivant représente un induit simplifié d’un

moteur à courant continu puisqu’il n’est constitué que d’une spire.Il se met à tourner dans le sens indiqué mais

rencontre une difficulté au passage par la verticale (ligne neutre).

BENGMAIH 50

4. fonctionnement en génératrice : rôles du

collecteur+balais

BENGMAIH 51

Les balais sont solidaires du stator

B

Nord Sud

A

D

Lig ne neutre

Les lames du collecteur auxquelles sont reliées les Extrémités d'enroulement sont solidaires du rotor

BENGMAIH 52

BENGMAIH 54

UAD

Par ailleurs, la représentation de la f.e.m créer par spire est la

suivante

2π

π

BENGMAIH 55

Remarque : le passage de la spire sous le flux maximal (en 2

k

correspond à une f.e.m nulle. L’étude du collecteur s’appuie sur la figure suivante pour montrer qu’il assure la fonction de redresseur mécanique

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BENGMAIH 57

U

UAD

2ππ

2ππ

BENGMAIH 58

Collecteur

Le collecteur a pour fonction d’assurer la commutation du courant d’alimentation dans les conducteurs de l’induit.

Il est essentiellement constitué par une juxtaposition cylindrique de lames de cuivre séparées par des lames isolantes. Chaque lame est reliée électriquement au bobinage induit.

Le collecteur est le constituant critique des machines à courant continu car ses lames sont soumises aux efforts centrifuge et assemblées manuellement.

Son usure consécutive du frottement des balais nécessite un démontage et un ré-usinage périodiques.

De plus, il accroît de 20 à 30% la longueur totale de la machine.

BENGMAIH 59

Pour assurer une tension qui ne s’annule plus, il faudrait multiplier le nombre de f.e.m élémentaires. Puisqu’elles sont créées sur le pourtour du rotor, elles sont décalées d’un incrément angulaire. En les ajoutant la tension entre balais est plus importante et la superposition ne montre plus d’annulation. Pour réaliser ce scénario, il faut passer de la spire à l’enroulement, c'est-à-dire augmenter le nombre de conducteurs

BENGMAIH 60

IV. Principe de l’enroulement d’induit

1. Couple électromagnétique .

2. Enroulement d’induit industriel.

3. Types d’enroulement.

BENGMAIH 61

I

b2b1

B

Nord Sud

2

1

Lig ne neutre

BENGMAIH 62

Dans deux encoches rotoriques diamétralement opposées on enroule un paquet de spires et on soude les deux extrémités aux deux portions d’une bague (collecteur) fendue par un plan perpendiculaire au plan des spires.

BENGMAIH 63

L’ensemble des spires situées ainsi entre deux lames porte le nom de section ; les conducteurs actifs, deux faisceaux (numérotés 1 et 2). Si N est le nombre total de conducteurs actifs de l’enroulement, chaque faisceau comporte N/2 de ces conducteurs.Chacun des deux faisceaux, est soumis à une force de Laplace ( et ) donc à un couple dit électromagnétique, de moment égal à :

r étant le rayon du rotor.Remarque: Le couple est trop ondulé.

22

NILB r NLrIB

1F

2F

BENGMAIH 67

V.Généralisation pour une machine à courant continu industrielle :

On raisonnera sur une MCC ayant les caractéristiques suivantes :

-Nombre de pôles : 2p ;-Nombre de voies d’enroulement ; 2a ;

-Nombre de conducteurs actifs : N ;-Φ flux utile sous un pôle.

BENGMAIH 68

Mise en évidence du couple moteur

BENGMAIH 69

1) Couple électromagnétique :

• Chaque conducteur est parcouru par un courant d’où la force de Laplace qui s’exerce sur lui accomplit le travail .

• Lorsque le conducteur passe devant 2p pôles:

2

I

a

2

Iw

a

2

2

pw I

a

BENGMAIH 70

or le Rotor comporte N conducteurs :

2

2

pw N I

a

Et l’on a :

2w où : est le couple.

Alors : 1

2

pN I

a

est en N.m.

BENGMAIH 71

2) Force électromotrice de l’induit

BENGMAIH 72

+

-

B

B’B’

B

1

2

3

41’

2’

3’

4’ 1

23

4

4’

3’2’

1’

t

BENGMAIH 73

+

-

B

B’B’

B

4’

1

2

34

1’

2’

3’ 4’

12

3

3’

2’1’

4

t+t

BENGMAIH 74

+

-

B

B’B’

B

3’

4’

1

23

4

1’

2’ 3’

4’1

2

2’

1’4

3

t+2t

BENGMAIH 75

+

-

B

B’B’

B

2’

3’

4’

12

3

4

1’ 2’

3’4’

1

1’

43

2

t+3t

BENGMAIH 76

+

-

B

B’B’

B

1’

2’

3’

4’1

2

3

4 1’

2’3’

4’

4

32

1

t+4t

BENGMAIH 77

+

-

B

B’B’

B

4

1’

2’

3’4’

1

2

3 4

1’2’

3’

3

21

4’

t+5t

BENGMAIH 78

t

E

0

t

BENGMAIH 79

2) Force électromotrice de l’induit La f.e.m dans une voie est la somme des f.e.m induites dans tous les conducteurs actifs de cette voie.Lorsqu’un conducteur actif passe d’une ligne neutre à la suite, il coupe le flux

; si Δt est le temps correspondant, la f.e.m e induite dans

un tel conducteur a pour valeur moyenne et

or si la fréquence de rotation est n tr/sec, la durée de 1 tour

a pour expression :1

nseconde.

BENGMAIH 80

Le passage d’un conducteur sous un pôle étant 2p fois plus brèf, l’intervalle de temps Δt est égal à : 1

1

2 2ntp pn

d’où :2

12

e pn

pn

Chacune des 2a voies comporte 2

N

aconducteurs actifs ;

22 2

N NE e pn

a a

pE = .N. n.

a

BENGMAIH 81

On sait que: 1

2

pN I

a

Et comme: pE = .N. n.

a

Alors : 1 1 E

2 2 n

pN I I

a

D’où: 2 n E I n en tr/s

Si on pose 2πn = Ω où Ω est rad/s; il vient que: E I

VI. Réversibilité :

1. Fonctionnement en Moteur ;

2. Fonctionnement en Génératrice.

BENGMAIH 87

Une machine à courant continu est un convertisseur d’énergie réversible.

Moteur

Energieélectrique fournie

Pertes

Energiemécaniqueutile

Génératrice

Energiemécanique fournie

Pertes

Energieélectriqueutile

BENGMAIH 88

La M.C.C est accouplée à un dispositif mécanique qui exerce un couple résistant Tr et un générateur électrique débite dans la machine un courant I, les forces de Laplace font tourner le rotor à la vitesse n (trs/s) ou Ω (rad/s) : le couple électromagnétique est Moteur.

La rotation du rotor entraîne la création dans son enroulement d’une f.e.m E qui d’après la lois de Lenz s’oppose à la cause qui lui a donné naissance (I) cette f.e.m on la nomme force contre électromotrice.

Si le rotor présente une résistance entre les Balais, la loi d’ohm s’écrit : U = E + RI

1.Fonctionnement en Moteur

BENGMAIH 89

La force contre-électromotrice

•Prenons un moteur sans frottement interne faisant un travail externe W. Il est constitué d’un rotor tournant à vitesse angulaire Ω dans un champ magnétique. Le bobinage du rotor offre une résistance R au courant I qui le traverse et consomme une puissance P = RI2. Le moteur est branché à une source de tension U et une fcém proportionnelle à la vitesse angulaire Ω s’oppose à la source :

E K (K constante)

ΩU

E

R

WI

BENGMAIH 90

UU

ER

II

M

U = E + RI

BENGMAIH 91

Si l’on multiplie les deux membres de l’équation précédente par I, il vient que:

2UI EI RI

Puissance fournie par la source

Puissance électromagnétique

Pertes joules induit.

BENGMAIH 92

2eP EI n On a alors:

Cette puissance est transmise sur l’arbre mais pas entièrement, on met en évidence les pertes suivante:

Pertes magnétiques (hystérésis et courant de Foucault);

Pertes mécanique.

BENGMAIH 93

Le Bilan de puissance du Moteur à courant continu est le suivant:

Pa = U.I.

Pu = Tu.2. .n

Pj = R.I2

Pc = Tp.(2..n)

PUISSANCE ELECTROMAGNETIQUE

Pe = Te.(2.n)Pe = E.I = Pa - Pj

Puissance

mécanique

Puissance

électrique

Pa = U.I.

Pu = Tu.2. .n

Pj = R.I2

Pc = Tp.(2..n)



PUISSANCE ELECTRIQUE ABSORBEE

Pa = U.I.

PUISSANCE UTILEPu = Tu.2. .n

Pj = R.I2

PERTES PAR EFFET JOULEPj = R.I

2

Pc = Tp.(2..n)PERTES COLLECTIVES

Pc = Tp.(2..n)



Puissance

mécanique

Puissance

électrique

BENGMAIH 96

Le rendement du Moteur est donné par:

a JI C

a

P P P

P

BENGMAIH 97

2. Fonctionnement en génératrice.

Lorsque le rotor est entraîné à la vitesse n, une f.e.m E est induite dans le rotor, la machine fonctionne en génératrice.

Le schéma équivalent de la machine est le suivant :

I

UE

R

Charge

U E RI

BENGMAIH 98

Le bilan des puissances reste le même que celui du moteur à condition de lire de bas en haut et de remplacer Tu par Tm (couple moteur).On constate que la machine à courant continu peut fonctionner soit en moteur soit en génératrice, on dit que la machine à courant continu est réversible.

BENGMAIH 99

Le Bilan de puissance de la génératrice à courant continu est le suivant:

Puissance

mécanique

Puissance

électrique

P = Tméca.

Pu = Pe - Pj

Pj = R.I2

Pc = Tp.(2..n)

PUISSANCE ELECTROMAGNETIQUEPe = Te.(2.n) = P – Pc

Pe = E.I

PUISSANCE MECANIQUE ABSORBEEP = Tméca.

PUISSANCE UTILEPu = Pe - Pj

Pj = R.I2

PERTES PAR EFFET JOULE

Pj = R.I2

PERTES COLLECTIVES

Pc = Tp.(2..n)

PUISSANCE ELECTROMAGNETIQUEPe = Te.(2.n) = P – Pc

Pe = E.I

BENGMAIH 100

VII. Machine à excitation indépendante.

BENGMAIH 101

Ce type de machine possède 4 bornes : deux pour l’induit et deux pour l’inducteur. En générale, ces machines ont même tension nominale pour l’induit et pour l’inducteur. Le courant dans l’inducteur est nécessairement plus faible que pour l’induit.

Exemple : n = 1500 tr/min 3 kW

Induit U = 230 V I = 13 A

Inducteur UE = 230 V IE = 0,7 A

BENGMAIH 102

1. Caractéristique interne à vide

BENGMAIH 103

On réalise cet essai en génératrice afin que le courant d’induit soit exactement nul. La tension mesurée aux bornes de l’induit est alors exactement U = E. On

mesure directement la f.e.m. de la machine.

Ceci nécessite d’entraîner la machine au moyen d’un moteur.

BENGMAIH 104

IE

UE E

I = 0

Entraînement

A

induit génératrice V

BENGMAIH 105

IE (A)

E (V)

I = 0 An = Cste

n1 tr/min

n2 tr/min

BENGMAIH 106

nkkE

60

2

On observe que la f.e.m. n’est pas nulle alors que le courant d’excitation est nul. C’est la f.e.m due à l’aimantation rémanente des tôles de la machine.La première partie de la courbe est linéaire. Le flux créé par l’inducteur est proportionnel au courant d’excitation.Par la suite les tôles de la machine saturent et le flux n’est plus proportionnel à IE.

Où: n en trs/min

BENGMAIH 107

Exercice d’application

BENGMAIH 108

CALCUL DE F.E.M.

Une machine à courant continu quadripolaire possède 1000 conducteurs actifs disposés sur 4 voies. Le flux utile sous 1 pôle est de 0.025 Webers.

Question 1

Calculer la valeur de la fem. E lorsque la machine fonctionne à sa vitesse nominale de 1500 tr/ min?

RéponseQuestion 1

Pour cette machine on a 2 p = 4 => p = 2 2 a = 4 => a = 2

p Nk =

a 2 k =

2

2

1000

2D’autre part E = k. . On rappelle que la vitesse angulaire en rd / s vaut = 2. . n où n est la vitesse en tr/s

1000 1 E= 0.025 1500 2 625

2 60v

Question 2

La vitesse passe à 2000 tr/min. Que vaut alors la nouvelle fem. E’ ?Lorsque le flux reste constant E = k. . et E’ = k. . ‘ Soit E’ / E = ‘ / = n’ / n

E' ' ' 2000E' E E ' 625 833

E 1500v

BENGMAIH 109

2. Caractéristique de fréquence à vide.

BENGMAIH 110

n tr/min

E (V)

I = 0 AIE = Cste

BENGMAIH 111

2. Caractéristique de fréquence à vide.

La caractéristique ci contre est obtenue avec le même montage que la précédente. On fait seulement varier la vitesse de la machine et on garde le courant d’excitation constant.

La relation devient La courbe est donc bien une

droite en fonction de la vitesse.

nkkE

60

2

n'kE

E (V)

I = 0 AIE = Cste

n tr/min

BENGMAIH 112

3. Fonctionnement du moteur sous tension d’induit constante.

BENGMAIH 113

n

IA

UE

IE


Charge mécanique du moteur

A

U

BENGMAIH 114

Le moteur est ici autonome. Il n’est plus entraîné. Il faut au contraire prévoir une charge mécanique « qui le fait forcer », c’est à dire une charge qui appelle une puissance mécanique, qui impose un couple résistant TR de charge.

BENGMAIH 115

3-a/ Démarrage du moteur.

BENGMAIH 116

3-a/ Démarrage du moteur.

• Après avoir alimenté l’inducteur, il faut alimenter l’induit.

• Au démarrage la vitesse est nulle. Donc la f.e.m. l’est aussi. On a donc Udem = RIdem.

• Si la tension appliquée est nominale, le courant d’induit sera très grand devant sa valeur nominale Idem = 20 à 50 fois IN.

REUE

IE

E = 0

R

U

I

BENGMAIH 117

On réduit donc la tension au démarrage afin de préserver le moteur.ou

BENGMAIH 118

La loi d’ohm appliquée à l’induit : U= E+ RI, donne l’expression du courant:

Au démarrage, le rotor n’a pas encore commencé à tourner (n =0)

la f.é.m E= K.n.Φ est nulle ;le courant absorbé prend la valeur I = . (c’est le courant de démarrage)

R est très faible, alors Id est généralement très supérieur au courant nominal In.

U EI

R

d

UI

R

Il est indispensable d’insérer au moment du démarrage, un rhéostat dit rhéostat de démarrage. Souvent à plot, éliminé progressivement, au fur et à mesure que la vitesse augmente.

BENGMAIH 119

3-b/ Caractéristiques en charge.

BENGMAIH 120

Pour les deux caractéristiques qui suivent, le courant d’excitation et la tension d’induit sont constants.

On fait varier la charge du moteur et il n’est pas étonnant de constater que la vitesse de ce moteur diminue un peu.

BENGMAIH 121

Comme IE = Cste, alors on peut écrire

et comme

Alors

équation de la droite suivante.

knkE60

2

RIUE

k

RIUn

60

2

BENGMAIH 122

n (tr/min)

U = Cste

IE = Cste

I (A)

n0

nN

IN

BENGMAIH 123

De même, le couple électromagnétique s’écrit.

On vérifie bien que le couple électromagnétique n’est fonction que du courant d’induit. (Lorsque l’excitation est constante).

Si on suppose que le couple utile vérifie

alors le couple utile est légèrement inférieur à Tem.

kITem

PemU TTT

BENGMAIH 124

T (N.m)

U = Cste

IE = Cste

I (A)

Tem

IN

TU

TP

I0

BENGMAIH 125

Dans l’essai qui va suivre, le seul paramètre qui varie est le courant d’excitation.

'k

RIU

k

RIUn

60

2

Si le courant d’excitation décroît, le flux décroît aussi. La vitesse augmente donc afin de conserver la proportionnalité entre la f.e.m. et le flux.

BENGMAIH 126

n (tr/min)

U = Cste

I = Cste

IE (A)

nN

IEN

Il est extrêmement dangereux de réduire ou de couper l’alimentation de l’inducteur alors que l’induit est alimenté.

BENGMAIH 127

4. Fonctionnement du moteur sous tension d’induit variable.

A

UE

IEI


Charge mécanique du moteur

n

A

U

Dans cet essai, on modifie la valeur de la tension d’induit

BENGMAIH 128

Dans l’essai ci contre, la charge mécanique du moteur est conservée. On observe que la vitesse varie proportionnellement à la tension d’induit.

L’excitation étant constante, c’est la même équation qui régit la courbe :

On observe que le moteur ne démarre que lorsque la tension d’induit est supérieure à RI.

n (tr/min)

I = Cste

IE = Cste

U (V)

nN

UNRI

k

RIUn

60

2

BENGMAIH 129

Pour tracer ces courbes, on a tracé la caractéristique mécanique du moteur TU(n) pour différentes tensions d’induit U1, U2…

On observe que la vitesse varie assez peu lorsqu’on charge le moteur. n (tr/min)

U1

Tu (N.m)

IE = Cste

n01n02

U2

n03

U3

Udem

BENGMAIH 130

Bilan des puissances.

BENGMAIH 131

Bilan des puissances.

• Puissance absorbée par le moteur

• Pertes par effet Joule dans l’inducteur

• Puissance absorbée par l’induit

• Pertes par effet Joule dans l’induit

• Puissance électromagnétique

Pa

pjEpjI

pC

Pai Pem Pu

EEa IUUIP

EEJE IUp

UIPaI 2RIpJI

EIPem

BENGMAIH 132

Pertes autres que par effet Joule : pertes ferromagnétiques

et pertes mécaniques. Ces pertes sont souvent nommées pertes collectives

Ces pertes sont souvent considérées comme proportionnelles à la vitesse de rotation du moteur.On écrit donc dans lequel

TP est le couple de pertes souvent considéré constant.

Remarque : donc

mHCFC pppp

PC Tp

Cuem pPP Puem TTT

BENGMAIH 133

5. Essai en moteur à vide.Cet essai est réalisé sous tension d’induit constante et à excitation constante. De plus le moteur

tourne à vide. Le couple utile et la puissance utile sont donc nuls. L’induit absorbe donc un courant très faible.

Dans le bilan des puissances ci contre, les pertes collectives pC ne sont pas modifiées. Si la vitesse n0 à vide est la même qu’en charge, on peut mesurer ces pertes ou le couple de pertes correspondant par

Pa0

pjE

pjI0

pC

Pai0 Pem0

Pu=0

00 EIPp emC 0emP TT ou

BENGMAIH 134

Principe d ’aiguillage du courant d ’induit

Be

Couple

Bi

1

Faire tourner de +22,5°

représente l’angle entre les axes magnétiques du champ Bi d’induit et Be de l’inducteur.

On admet que le couple électromagnétique résultant de ces deux champs en présence varie avec le sinus de l’angle .

BENGMAIH 135


Be

Couple

Bi

1


Faire tourner de -22,5°



BENGMAIH 136


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 137


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 138


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 139


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 140


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 141


Be

Couple

Bi1





BENGMAIH 142


Be

Couple

Bi

1





BENGMAIH 143


Be

Couple

Bi

1


Pour aller plus loin…

BENGMAIH 144


1

Pour aller plus loin…

-Comment pourrait-on réduire l’ondulation du couple ?

-Quel est l’influence de la position des balais sur le fonctionnement ?

Be

Couple

Bi

BENGMAIH 145

Caractéristiques électro-mécaniques

Dans un problème de motorisation, la charge entraînée impose au moteur de développer un couple électromagnétique Cem et une vitesse adaptés aux nécessités de fonctionnement.

Il est donc nécessaire pour un moteur donné, de définir l’ensemble des points de fonctionnement atteignables.

CemIkCem

k

RIU

KICem

CemKR

KU 2

Avec K= k nominal

Dans la pratique, on maximise le couple Cem par ampère en donnant au flux d’excitation sa valeur nominale, soit nominal.

BENGMAIH 146

Caractéristiques électro-mécaniquesCem

I1

-I1

Cem=KI1

BENGMAIH 147


I2

-I2

Cem=KI2

BENGMAIH 148


In

-In

Cem=KIn

BENGMAIH 149


In

-In

Cem=KIn

U1-U1

RK

URKCem

2

1

BENGMAIH 150


In

-In

Cem=KIn

U2-U2

RK

URKCem

2

2

BENGMAIH 151


In

-In

Cem=KIn

Un-UnUn domaine fermé définit l’ensemble des couples ( Cem, ) possibles pour une machine donnée.

RK

nURKCem

2

Question :

Quelle est la nature du fonctionnement correspondant aux quatre points d’intersection des droites limites ?

Un

BENGMAIH 152

Principe des dispositifs d’alimentationCem

In

-In

Un-Un

Quadrant 1

BENGMAIH 153


In

-In

Un-Un

C>0

Fonctionnement en moteur avant

+

+U>0

U

I>0C>0

ICem

Quadrant 1

Les conventions de sens courant et de rotation sont en

bleu.

Le dispositif d’alimentation fournit une puissance électrique.

BENGMAIH 154


In

-In

Un-Un

Quadrant 1Quadrant 2

BENGMAIH 155


In

-In

Un-Un

C0

Fonctionnement en génératrice arrière

+

+U<0

U

I>0C>0

ICem

Quadrant 2


bleu.

Le dispositif d’alimentation reçoit une puissance électrique.

BENGMAIH 156


In

-In

Un-Un


Quadrant 3

BENGMAIH 157


In

-In

Un-Un

C>0

Fonctionnement en moteur arrière

+

+

U<0

U

I<0C<0

ICem

Quadrant 3


bleu.

Le dispositif d’alimentation fournit une puissance électrique.

BENGMAIH 158


In

-In

Un-Un



BENGMAIH 159


In

-In

Un-Un

C0

Fonctionnement en génératrice avant

+

+

U>0

U

I<0C<0

ICem

Quadrant 4


bleu.

Le dispositif d’alimentation reçoit une puissance électrique.

BENGMAIH 160


In

-In

Un-Un



Conclusion

Documents

MCC_2006_07