MACHINES A COURANT CONTINU by malj

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                             MACHINES A COURANT CONTINU
                              A EXCITATION INDEPENDANTE
     
    1- Introduction :
     L’emploi des moteurs à courant continu est sans équivalent dans le domaine des faibles
     puissances ( jouets, mini-perceuse …), il est obligatoire dans les équipements des
     automobiles ( essuie-glaces, ventillateur, démarreur…).
     Les moteurs à courants continus sont utilisés dans les asservissements de vitesse et de
     position.
    2– Constitution :
     Une machine à courant continu est constitué :
        Inducteur : Partie fixe contenant un enroulement qui crée le champ
                             magnétique.( STATOR)
     Induit : Partie mobile contenant un bobinage.(ROTOR)




    3-Modélisation :
            commande
                            Reglage                                    commande
                                                                                      reglage
  Energie electrique
                                                   Energie electrique


 energie                          energie               energie                            energie

                 Convertir                                                convertir
mécanique                         electrique            électrique                        mécanique




               Génératrice                                                 Moteur
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 4- Principe de fonctionnement :
  Cas d’une génératrice :

  Un conducteur X se déplaçant et coupant les
  lignes de champ magnétique est la siège d’une
  f.e.m induite ( loi de FARADAY ). Le sens de
  cette f.e.m esr déterminé par la règle des trois
  doigts de la main gauche(loi de LENZ).




                                       E : F.e.m en Volt
     E’ = Nc.n.                       Nc : Nombre totale de conducteurs de l’induit
                                       n : Vitesse de rotation en tours par seconde
                                        : flux inducteur sous un pôle en Weber


 Rôle de collecteur :La force éléctromotrice induite est alternative, mais le collecteur
permet d’obtenir une tension undirectionnelle (ou plutôt continu)
Cas d’un moteur :
                                       En alimentant l’induit par une tension séparée,
                                       Chaque faisceau, placé dans le champ magnétique
                                       Parcouru par un courant, est soumis à une force,
                                       dont la direction est donnée par la règle des trois
                                       doigts de la main gauche. C’est la réversibilité des
                                       machines à courant continu.
                                       Le moteur à courant continu est une application
                                       de la loi de LAPLACE.



5- Réversibilité :
La machine à courant continu fonctionne aussi bien en générateur qu’en moteur.On dit
qu’elle est réversible.
La machine étant excitée par un courant inducteur :
  - Elle fonctionne en génératrice si on fait tourner l’induit par un procédé
    d’entrainement
  - Elle fonctionne en moteur si on alimente l’induit par une source à courant
    continu.
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6 – Fonctionnement en moteur :
        6-1 Symbole :




        6-2 Schéma équivalent de l’induit :
                           Induit
                                      E ‘ : f.c.é.m en volts : E’ = Nc.n.
                                      Nc : nombre totale de conducteurs de l’induit.
                                      n : vitesse de rotation en trs/s
                                       : Flux inducteur sous un pôle en Weber

                                                                     E’ : f.c.é.m en volt
                                                                     Ra : résistance de
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        6-3 Loi d’ohm :               U = E’ + Ra I                   I : Courant absorbé par
                                                                           l’induit en A
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        6-4 Vitesse de rotation :


   E’ = Nc.n. , U = E’ + Ra I
                          E’    U – Ra I
   D’ou :        n =
                        Nc . = Nc .

Remarque : lorsque le flux est nul, la vitesse tend vers l’infini, le moteur s’emballe.
   IL NE FAUT JAMAIS ALIMENTER L’INDUIT D’UN MOTEUR A
    COURANT CONTINU SANS UN COURANT D’EXCITATION
Si on neglige la chute de tension Ra.I et si le flux est constant , on peut considérer que :

                            n=K.U

Donc la vitesse est directement proportionnelle à la tension moyenne d’alimentation.
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                6-5 Inversion du sens de rotation :
-Cas d’un moteur à électroaimant : pour inverser le sens de rotation de ce moteur, on
inverse soit le sens du courant dans l’induit soit le sens du courant dans l’inducteur.

-Cas d’un moteur à aimant permanent : Pour inverser le sens de rotation de ce moteur,
on doit inverser le sens du courant dans l’induit.

             6-6 Bilan énergétique :
-Cas d’un moteur à aimant permanent :
                                                       Pjr = Ra I2               Pc




                                U.I                               Peu                       Pu




-Cas d’un moteur à électroaimant :                                Pjr = Ra.I2
                                                                                                 pc



                   UI                            Pa = UI+uiex                   Peu= E’.I             Pu : sous forme
                                                                                                      mécanique



                        u.iex                                 Pjind = u.iex

           6-7 Couples :

-Couple électromagnétique :
       Peu          E’.I              ( U – Ra.I ) I
T=             =                 =
                                          

-Couple utile :
                    Pu -         Pertes
       Pu
Tu =           =
                                              Pu             Pa - pertes
           6-8 Rendement :             =              =
                                                Pa                Pu
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7 – Démarrage :
  Le courant absorbé par un moteur à courant continu est :
                                 U – E’
                         I=
                                  Ra

  A la mise sous tension et au décollage, la vitesse du moteur est nulle donc la FCEM
aussi, le courant n’est donc plus limité que par la valeur de Ra , résistance d’induit d’ou :
                                  U
                         I=
                                  Ra


  Exemple : Un moteur à courant continu à excitation indépendante :
  U = 120V P = 3600w (Puissance absorbée par l’induit) Ra =0.2
  Calculer In et Id .


               In =                                          Id =

  Cette intensité est de 20In , c’est beaucoup très important. Pour limiter cette pointe
d’intensité au démarrage on place en série avec l’induit du moteur une résistance de
démarrage.
  On considère que l’intensité doit être comprise entre 1 et 2 foisl’intensité nominale

               Id =       U

                        Ra+Rhd

 Si on choisit un courant Id de deux In on obtient :

                Id =                      Soit          Rhd=

 Le rhéostat de démarrage comporte en général plusieurs plots de facon à dimunier
 Progressivement la résistance Rhd , au fure et à mesure que la vitesse augmente.

								
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