Physique

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  • Publié le : 27 mars 2011
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Terminale Génie Électrotechnique

Chapitre 4

LA MACHINE A COURANT CONTINU

1. PRÉSENTATION
1. Définition Une machine à courant continu est un convertisseur d’énergie. Elle peut fonctionner en moteur ou en génératrice, on dit que c’est une machine réversible. Quand elle fonctionne en moteur, l’énergie électrique est transformée en énergie mécanique. Energie électrique fournie Energiemécanique utile Pertes d’énergie Quand elle fonctionne en génératrice, l’énergie mécanique est transformée en énergie électrique. Energie mécanique fournie Energie électrique utile

Moteur

Génératrice Pertes d’énergie

L’énergie mécanique est présente sous la forme d’un couple de moment T tournant à la vitesse angulaire Ω. L’énergie électrique, elle, se manifeste sous forme de tension et decourant continus. La MCC est très utilisée comme moteur à vitesse variable dans une gamme de puissance allant de quelques milliwatts à quelques mégawatts. 2. Composition La machine comporte un stator composé d’un circuit magnétique comprenant une couronne annulaire massive ou feuilletée à laquelle sont fixés des pôles saillants. Ces pôles sont de deux types :
-

Les pôles inducteurs : Généralementfeuilletés portent un ou plusieurs enroulements d’excitation alimentés en continu.

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Chapitre 4

Les pôles auxiliaires ou de commutation : Feuilletés ou massifs disposés entre les pôles inducteurs selon les axes interpolaires dits axes neutres, ils portent un enroulement connecté en série avec l’enroulement rotorique. Ils servent à compenser laréaction magnétique de l’enroulement rotorique et à améliorer la commutation.

Le rotor ou induit comporte un circuit magnétique feuilleté muni d’encoches régulièrement distribuées à la périphérie. Les conducteurs logés dans les encoches sont connectés en série et forment un enroulement fermé sur lui-même. On peut rencontrer deux types de MCC :
-

la source de champ magnétique est constituéed’aimants permanents → il n’y a qu’un seul bobinage : l’induit. la source de champ magnétique est un courant → il y a deux bobinages : l’inducteur et l’induit. Rotor (induit) Encoches pour les conducteurs de l’induit

Stator (inducteur)

Bobines d’excitation

Collecteur et balais Entrefer rem : une machine est dite bipolaire si elle comporte un pôle nord et un pôle sud (deux pôles) tétrapolaire → 4pôles hexapolaire → 6 pôles 3. Représentation schématique I U
MCC

iex

uex

Induit

Inducteur

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2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
1. Fonctionnement en moteur L’inducteur crée un champ magnétique constant. L’induit, alimenté par un courant continu et plongé dans ce champ magnétique est donc soumis à une force électromagnétique qui le meten rotation autour de son axe. 2. Fonctionnement en génératrice L’inducteur crée un champ magnétique constant. L’induit n’est pas alimenté. Par contre, il est entraîné dans un mouvement de rotation par un autre moteur couplé sur son axe. Il y a alors apparition d’une force électromotrice (f.é.m.) induite à ses bornes (cf. induction électromagnétique) et donc d’un courant induit. 3. Forceélectromotrice induite On démontre que la f.é.m. induite qui apparaît aux bornes de l’induit peut s’écrire :

E = k.Φ .Ω

E en Volts

k est une constante qui dépend de la géométrie de la machine. Φ est le flux utile sous un pôle de la machine exprimé en Weber (Wb). Ω est la vitesse de rotation du rotor exprimée en rad.s-1. On peut encore l’écrire sous les formes suivantes :

E = N.n.Φ
N est lenombre de conducteurs actifs de l’induit. n est la fréquence de rotation du rotor exprimée en tr.s-1. ou

p E = .N .n.Φ a
p est le nombre de paires de pôles du stator. a est le nombre de voies d’enroulement. Déf. : L’ensemble des conducteurs parcourus pour aller d’un balai à l’autre constitue une voie d’enroulement.

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rem : le flux...
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