Moteur continu

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Etude des systèmes techniques

Les moteurs à courant continu
L’évolution des technologies conduit à utiliser des machines nécessitant des vitesses de rotation précises et variables pour l’entraînement d’engins de manutention par exemple.

1. Rappels de physique
En alimentant l’induit par une source de tension séparé, 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 droite. C’est la réversibilité des machines à courant continu.

1.1 La force contre électromotrice FCEM

E' =

p NnΦ a

N: Nombre de conducteurs actifs sous un pôle n: Vitesse de rotation en tr/s F: Flux sous un pôle E’: Force contre électromotrice en V p: Nombre de paire de pôle a: Nonbre de pairede voie d'enroulement

1.2 Loi d’Ohm

U = E'+RI
1.3 Vitesse de rotation

a U- RI n= * p NΦ
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Etude des systèmes techniques
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 à courant continu sans un courant d’excitation.
Si on néglige la chute detension RI et si le flux est constant on peut considérer que:

n=KU
Donc que la vitesse est directement proportionnelle à la tension moyenne d’alimentation

1.4 Puissance
Puissance électrique utile

Pe =

p * N n Φ I = E' I a

Pe : Puissance électromotrice n: Vitesse en tr/s N: Nombre de conducteur actif sous un pôle F: Flux sous un pôle I: Intensité en A E’: Force contre électromotriceen V Puissance électrique absorbée Pa

Pa = UI
1.6 Couple moteur
Le couple moteur, calculé à partir de la relation:

Pe = TW W
d'où le couple moteur

p Pe a N n Φ I p N = ΦI T= = a 2π 2π n ω

T =K'FI F
Le couple utile est inférieur du fait des pertes mécaniques Lycée Polyvalent Jean Monnet EST TT3 Page 12/21

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1.7 Rendement
Le bilan des puissancesfait apparaître le rendement d’un MCC Les pertes comprennent: - Les pertes Joules - Les pertes fer - Les pertes mécaniques

1.8 Analyse des pertes
a) Les pertes mécaniques - Frottement sec Le couple de perte est indépendant de la vitesse sauf à vitesse nulle, il est proportionnel à la pression qui s’exerce sur l’arbre. - Frottement visqueux Le couple de perte est proportionnel à la vitesse. -Frottement fluide (pertes par ventilation) Le couple de perte est proportionnel au carré de la vitesse. Si le moteur est à ventilation forcée ( ventilation extérieure ) on considère qu’il n’y a pas de pertes de ce type dans le moteur. b) Les pertes magnétiques - Les pertes par hystérésis Cfs Cfs

n

n

p f h = K h B² m a x f = K' h B² m a x Ω
Le couple de pertes par hystérésis est contant.Cpf h= cte
- Les pertes par courant de Foucault

Pff = k f B²ma x f² = k'f B²ma x Ω²
Le couple de perte par courant de Foucault est proportionnel à la vitesse.

Cpf F= KW W

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2. Les différents types de moteurs
On peut réaliser l’excitation des moteurs de plusieurs façons - En dérivation C’est uneexcitation séparée, l’inducteur comporte beaucoup de spires de faibles sections. - En série L’inducteur est traversé par le courant d’induit, il comporte peut de spires de grosses sections. - Composé ( Compound) On trouve une partie des enroulements inducteurs en série et une partie en parallèle. On distingue deux types de branchements: - Courte dérivation L’enroulement parallèle est aux bornes dumoteur MCC - Longue dérivation L’enroulement parallèle est aux bornes de la source d’alimentation On peur réaliser pour chaque type de branchement deux types d’excitations: Une excitation à flux additif, le flux de l’enroulement série s’ajoute avec celui de l’enroulement parallèle. Une excitation à flux soustractif, le flux série se soustrait de celui de l’enroulement parallèle. Le type d’excitation...
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