Les moteurs à courant continu sont utilisés dans le domaine du transport, pour des applications industrielles ou encore dans certains . Les plus intéressantes sont : Ces courbes s'obtiennent aisément à l'aide d'un tableur, dans lequel on saisit les équations présentées plus haut et des valeurs des coefficients ci-dessus. informations. (première colonne) et dans des unités plus usuelles (seconde colonne). Parmi les différents actionneurs utilisés dansles systèmes, le moteur à courant continu réalise la conversion de l'énergie électrique (caractérisée par unetension et un courant) en une énergie mécanique (caractérisée par une vitesse et un couple).Informationsissues d'autressystèmes oud'interfacesHomme . exercices sur le . Le rendement ρ=P R /P A est le rapport de la puissance mécanique restituée divisée par la puissance électrique absorbée. Son rôle est donc à partir du courant absorbé, il entraîne un système mécanique. Charte d'utilisation - Contact D'après (1) et (3) :      ,     d'où : En substituant l'expression de I dans (4) : On aboutit à l'équation (8) qui donne la vitesse en charge : L'équation (8) montre une propriété importante : la vitesse décroît linéairement en fonction de la charge. ⓘ Puissance d'entrée utilisant l'efficacité globale du moteur à courant continu [P in] La puissance d'entrée est la puissance requise par l'appareil à son entrée, c'est-à-dire depuis le point de prise. En divisant la troisième par la dernière : f/U, Les deux dernières valeurs permettent chacune de retrouver R, Enfin, la première valeur nous permet de recalculer K, La vitesse en fonction de la charge (caractéristique linéaire), Le courant consommé en fonction de la charge (caractéristique linéaire). ⓘ Puissance de sortie utilisant l'efficacité mécanique du moteur à courant continu [P out] Attojoule / Seconde Attowatt puissance au frein (bhp) Btu (IT) / heure Btu (IT) / minute Btu (IT) / seconde Btu (th) / heure Génératrice et moteur à courant continu PARTIE THEORIQUE 1 - Essais des machines électriques Lorsqu'on construit une machine, on optimise ses paramètres pour obtenir le meilleur rendement pour des conditions de fonctionnement données : ces valeurs (courant, tension, puissance . On exprime cette charge une valeur sans dimension x=C, Le courant I consommé en charge par le moteur croît linéairement avec la charge x. Puissance électrique (en W) absorbée par le moteur. Documents interdits Dissertation (12 points) Analysez l`efficacité de. Les lecteurs curieux de trouver l'origine de ces équations, ou désireux de vérifier les calculs, trouveront ici les calculs intermédiaires. Je vous épargne tous les calculs intermédiaires. C (en N.m) est le couple généré sur le rotor, I (en A) l'intensité du courant, et Kc (en N.m/A) la constante de couple du moteur. Avant de commencer à réaliser des mesures sur nos moteurs, il est nécessaire de définir ce que l'on veut mesurer et comment. La puissance mécanique est une combinaison de forces et de mouvement. Cette constante ne dépend pas de la tension d'alimentation. Le moteur à courant continu à aimants permanents Table des matières 1. La machine à courant continu n'est plus une solution industrielle. Lorsque le flux du champ magnétique produit par le stator traverse une spire de l'induit en rotation, le flux auquel 2-Calculer la puissance consommée par l'excitation. La page Théorie moteur, consacrée à la modélisation des moteurs à courant continu et aimant permanent, donne directement sans aucune démonstration une série d'équations qui décrivent le comportement du moteur sous toutes les conditions de charge ou d'alimentation. 1) Lors d'un essai à vide du moteur on obtient pour l'induit les . En augmentant de plus en plus la charge, la vitesse finit par s'annuler (rotor bloqué). Courbe verte : Puissance dissipée. Le rendement ρ=PR/PA du moteur représente son aptitude à transformer la puissance électrique fournie en puissance mécanique restituée sur l'axe. Calcul du courant à vide : En réintroduisant l'expression de ω0 dans celle de I0 : Le moteur étant toujours alimenté sous la tension U, on relie cette fois à l'arbre une charge qui lui applique un couple résistant CA. mécanique Les machines à courant continu font partie de la famille des actionneurs (éléments qui produisent une action). Modélisation du Moteur à Courant Continu Equation Mécanique. Recherchons ce maximum : Déterminer la caractéristique mécanique de la charge : • N2: Vitesse nominale de la charge • N1: Vitesse nominale de l'arbre moteur avant réducteur de vitesse éventuel • Cr2: Couple résistant nominal de la charge • Cr1 : Couple résistant sur l'arbre moteur avant réducteur de vitesse éventuel Droite bleue : vitesse de rotation, graduée sur l'échelle de gauche en tours/mn : La vitesse à vide est de 13300 tours/mn à vide (couple nul) puis décroît linéairement jusqu'à 0 (rotor bloqué) pour un couple de 2 mN.m. Cliquez pour partager sur Twitter(ouvre dans une nouvelle fenêtre), Cliquez pour partager sur Facebook(ouvre dans une nouvelle fenêtre), Cryptographie Quantique : le protocole BB84. Il croît avec les frottements et autres pertes internes. les systèmes, le moteur à courant continu réalise la conversion de l'énergie électrique (caractérisée par une . sa f.é.m. Elle décrit quelques exemples de moteurs pouvant remplacer les Jouef d'origine, et reconstitue leurs caractéristiques en les présentant de manière standardisée, ce qui permet leur comparaison. L'étude du moteur à courant continu est basé sur le cours où il faut appliquer les formules et le bilan de puissance, le seul point difficile est qu'il fallait se rappeler qu'au démarrage le moteur ne tourne pas !! Comme je l'ai déjà expliqué, elle est maximale à mi-charge (ici 0.68 W). Je me suis restreint à quelques grandeurs facilement mesurables : Le moteur n'est pas alimenté. Courbe verte : rendement du moteur, gradué sur l'échelle de gauche en % x 100 : Il est maximal (autour de 30%) pour un couple de 0.4 à 0.8 mN.m environ et décroît lentement autour de cette plage. 220×6,8 = 1,50 kW. Le schéma ci-contre représente une modélisation électrique simplifié du moteur (partie encadrée), alimenté par un générateur de tension U : Exercices sur la loi d`Ohm et les associations de résistances. La puissance mécanique nécessaire est de : P méc = T x ω = 0,003 x 942,5 = 2,82 W. La série de moteurs à courant continu à balais 16G de Portescap a une puissance de sortie maximale de 5 W. Voyons le modèle 16G88-220E 1 (bobinage nominal de 6 V) (Voir Schéma 5) Type de bobinage. Les moteurs électriques sont des convertisseurs électromécaniques de puissance. Les moteurs à excitation série Les moteurs à excitation shunt Les moteurs à excitation compound. 1 0 obj •Le stator supporte le . Puissance PD=PA-PR dissipée par le moteur : Elle rassemble toutes les pertes de puissance dans le moteur et est responsable de son échauffement. Elles nous permettent de calculer d'autres caractéristiques (données ici pour une alimentation de 12V), et de dresser une véritable fiche technique de ce moteur. UG, prédite par l'équation (2). Schéma équivalent du moteur à courant continu... 3. quiz. Il est temps maintenant de confronter cette modélisation au monde réel, en testant sa validité sur un moteur. La grandeur clé du moteur courant continu est la force contre-électromotrice (fcem, parfois appelée simplement force électromotrice fem). 1-Calculer la puissance mécanique consommée au fonctionnement nominal. Les moteurs à courant continu qui équipent nos locos ont l'avantage de se modéliser simplement. Mesure de résistance d'induit R = 20 mW. 1. Conclusion : les moteurs continus sont très fortement utilisés . Exercice 07 : Expérience avec un moteur à courant continu à aimants . Alimentation du moteur... 4. On en déduit la valeur du rendement au maximum : 1. Mise à jour du 8/02/2009 : La définition de la constante a a été modifiée depuis la dernière version. puissance électromagnétique Pem: . b) Constitution •Le circuit magnétique est constitué d'une partie fixe, le stator, d'une partie tournante, le rotor et de l'entrefer, l'espace entre les deux parties. Tout leur comportement est régi par quelques équations simples, et ne découle que de quelques constantes caractéristiques. -220P. La puissance fournie par le moteur est appelée puissance mécanique ou puissance utile. Puissance mécanique (sur l'arbre) maximale, calculée d'après (c), (e) et l'équation (12), Rendement maximal à 12V et régime correspondant, calculés d'après les équations (14, valeur de a) (15, valeur de x. Courbes caractéristiques d'un moteur Jouef, calculées d'après les mesures de ses constantes caractéristiques : Même genre de graphes, cette fois extraits d'une documentation Bühler : Il s'agit du moteur référence 1.16.018.031. 2 0 obj Il est fréquemment employé dans les systèmes techniques autonomes alimentés par batterie. Chaine d'Energie Chaine d'Information informations. Lorsqu'on a besoin d'un moteur on se pose souvent la question de savoir quelle puissance électrique on doit lui fournir en fonction de la charge qu'il va lever ou déplacer. C'est  pourquoi ces petits moteurs sont généralement prévus pour fonctionner dans le premier tiers ou moitié de la charge. endobj Chapitre 3 Machines à courant continu 69 1. Rendement = Pméca / Pélec. %PDF-1.5 Le moteur alimenté sous la tension U est parcouru par le courant I0. Cours Electrotechnique GE 2 AMARI.Mansour Année Universitaire 2011-2012 Page 89 Sur la figure précédente, on vous donne un exemple : P 1 (n 1; u1) est le point de . Un moteur à courant continu, ou simplement un moteur continu ou à courant continu, est une machine électrique tournante qui transforme l'énergie électrique sous forme de courant continu en énergie mécanique par le biais d'interactions électromagnétiques.. Pratiquement tous les moteurs électriques sont réversibles, c'est-à-dire qu'ils peuvent transformer l'énergie mécanique en . Les valeurs sont données dans les unités S.I. En plus des pertes par effet Joule P J, il apparaît d'autres pertes appelées pertes . Mesure du courant dans le moteur... Cette technologie de moteur permet une . La puissance d'entrée est la puissance requise par l'appareil à son entrée, c'est-à-dire depuis le point de prise. Principe de fonctionnement... 2. C'est la réversibilité. X������ 0���xn����ar"�]�LNn�w�Tf?W�Tg�r���}ȧ&������������ �\�6�&i*Ҥ}�����S�������x�⦵N .v�O�d?r��Nm�A���i(���'|�JZ���2@v���$��i���E�h�_d�� ���nK�?�;����jh�y�u�����s��nŃ�+4��u\T����h���=B�͏���� X.C&����BH��V�L�Wun�L��������,^��kA^x��ΐ� U = 12V I = 1,75 A: On constate que le produit U x I = 12V x 1,5 A = 21 x V x A La puissance P consommée par un appareil en courant continu est égale au produit de la tension U à ses . Les moteurs à courant continu de la série BC constituent une solution économique, simple pour tous les besoins de transmission en cc. Nous sommes arrivés à une expression du rendement : Le rendement est nul à vide (x=0) et rotor bloqué (x=1), et passe par un maximum à un régime particulier. Bilan de puissance et rendement 86 8. Guide de choix d'un moteur à courant continu Méthode Sect° 4303 Page 2/3 2.1. Le moteur à courant continu est un convertisseur d'énergie électrique en énergie mécanique. 3 0 obj Le rotor, aussi appelé induit, est alimenté en courant continu. C) Moteur à courant continu. Son entretien est plus délicat (collecteur et balais) mais par contre on peut faire varier sa vitesse de rotation d'une façon aisée (action sur la tension d'induit généralement). Les lecteurs curieux de trouver l'origine de ces équations, ou désireux de vérifier les calculs, trouveront ici les . Les machines à courant sinusoïdal Synchrone ou ASynchrone avec variateurs remplacent les Mcc dans les applications spécifiques de variation de vitesse ou de positionnement. L'information issue des mesures étant redondante, il existe plusieurs manières d'aboutir aux données du tableau ci-dessous. La puissance de sortie est la puissance fournie par l'appareil. exercices corriges pdf De l'importance de connaître la Chimie... What Scientists Can Learn From Alien Hunters, La physique et les ressorts de l’influence sociale, Le secret éventé de l’évaporation des gouttes de whisky, https://www.youtube.com/watch?v=yHx5b7D_csM&t. Présentation générale a) Conversion d'énergie Le moteur à courant continu effectue une conversion d'énergie électrique en énergie mécanique. Le relevé à plusieurs vitesses d'entraînement (mesurées à l'aide d'un stroboscope) permet de vérifier la proportionnalité de UG et ω et de déterminer la constante KC . <> b. Electrique - Mécanique. Je sais que : Puissance électrique = U.I. principe des moteurs à courant alternatifs, utiliser la rotation pour modifier la distribution de courants de sorte que l'angle entre le dipôle et le champ ne soit pas modifié, ce qui est le principe des moteurs continus. Le couple atteint une valeur CB appelée couple de blocage. fem du moteur : Pm / I = 9,06 10 5 /1200 = 755 V. puissance joule dans le catenaire et le rail : RI² = 0,52 *1200² = 7,5 10 5 W. rendement : 9,06 10 5 / (1500*1200) = 50 %. Cette puissance est toujours nettement plus faible que la puissance absorbée, c'est la conséquence du faible rendement de ces petits moteurs. CONVERTIR L'ENERGIE ELECTRIQUE EN ENERGIE MECANIQUE Puissance électrique fournie Au paragraphe précédent, nous avons déterminé 4 constantes de base, qui caractérisent entièrement le moteur. Ce fait fondamental est une conséquence directe de la loi de Laplace qui indique : qu'un conducteur rectiligne traversé par un courant de I ampère, ⓘ Puissance d'entrée utilisant l'efficacité globale du moteur à courant continu [P in] La puissance d'entrée est la puissance requise par l'appareil à son entrée, c'est-à-dire depuis le point de prise. 11,2×(1500×2π/60) = (11,2 Nm)×(157,1 rad/s) = 1,76 kW . Droite rouge : courant consommé, gradué sur l'échelle de droite en mA : on progresse de 80mA à vide jusqu'à 350mA rotor bloqué, Droite bleue : Puissance électrique absorbée. Son induit, de résistance R = 0,4 Ω, est alimenté sous une tension U c = 48 V. Sur la figure 3 du document réponse se trouve la caractéristique mécanique du moteur : Tu = f(n). Comme tout autre moteur électrique, le moteur DC convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Remarque : Maintenant que nous avons vérifié l'excellente proportionnalité de UG et ω , nous pourrons dorénavant nous contenter de relever un seul point et de calculer directement KC = UG / ω . On la néglige ici, dans la mesure où une ne considère qu'une alimentation en courant continu pur. Définition Les dynamos à courant continu ont été les premiers convertisseurs électromécaniques utilisés. • La vitesse de rotation du moteur est proportionnelle à la tension d'alimentation de l'induit. Exemple d'un moteur à courant continu : - Puissance utile : 55 W. - Poids : 300 g. - Longueur : 83 mm. Elle est d'autant plus faible que le moteur est performant. 7- Génératrice à courant continu (dynamo) • Bilan de puissance de la génératrice à excitation indépendante - Puissance absorbée : puissance mécanique reçue + puissance consommée par l'inducteur : ui = ri² - Puissance utile (électrique) : UI (induit) • Rendement : P ui UI mécanique + η= TemΩ ΕΙ Puissance absorbée Puissance utile pertes 0,45 à 3kW 1,2 à 36,5 kW RONDE 2 à 750 kW PETITE MOYENNE PUISSANCE. 220×6,8 = 1,50 kW. Cette puissance (donc l'échauffement du moteur) croît avec la charge x, d'abord modérément jusqu'à mi-charge (x≈0.5), puis très rapidement ensuite. La machine à courant continu est un convertisseur d'énergie, totalement réversible, elle peut fonctionner soit en moteur, convertissant de l'énergie électrique en énergie mécanique, soit en génératrice, convertissant de l'énergie mécanique en énergie électrique. Puisque nous disposons de toutes les expressions nécessaires, on peut également s'intéresser aux puissances mises en jeu : La puissance absorbée (11), restituée (12) et dissipée (13) : Maintenant que nous savons (presque) tout sur les moteurs électrique à courant continu et aimant permanent tels que ceux qui animent nos locomotives, et que nous avons bien défini les différentes constantes qui les caractérisent, nous sommes bien armés pour lire les notices techniques (lorsqu'elles existent) des fabricants de moteurs. ou fem du moteur divisée par la tension aux bornes de la sous . E ′, la puissance mécanique fournie par le moteur. Le moteur à courant continu est-il un convertisseur ? moteur PU Puissance mécanique utile fournit par le moteur ! Fonctionnement à vide (couple sur l'arbre CA=0), Fonctionnement en charge (couple sur l'arbre 0~�-~>�g7˻��r������� �M�k�x ڰ����n�f.H�=��r�h��v�����&'���� puissance mécanique du moteur : Pm =1,05 10 6-1,44 10 5 = 9,06 10 5 watts. %���� ��n[y�BZo%��!�8��D�������/ф ����@�+�. Contrairement aux moteurs à courant alternatif ou rotatif, les moteurs à courant continu sont utilisés principalement dans les secteurs où de petites puissances sont nécessaires mais où une grande précision de régulation est nécessaire. 1-Calculer la puissance mécanique consommée au fonctionnement nominal. Courant consommé à vide par le moteur. Dans les 2 cas, la linéarité est bien vérifiée. La tension d'alimentation étant constante, la puissance absorbée suit la linéarité du courant consommé. Moteur Continu et Puissance . On remarque dans l'expression de la dérivée de ρ que celle-ci s'annule lorsque : Nous connaissons maintenant le rendement maximal et la charge correspondante xM : Nous pouvons également exprimer le point de fonctionnement (vitesse, couple, courant) correspondant, en appliquant à xM les équations (8) et (10) : Source : http://www.monbricabrac.ovh/TheoMot.php#mozTocId269466. Il varie en fonction du régime et passe par un maximum (voir (15) ci-dessous) généralement situé vers les 2/3 de la vitesse à vide. Le moteur à courant continu est une solution technologique possible pour réaliser la fonction 'Convertir une énergie électrique en une énergie mécanique. Hélas, elles ne sont pas toutes présentées de la même manière, et souffrent souvent de lacunes, parfois d'erreurs. Copyright © 2012 Université de la Réunion. J'indique en commentaire la méthode que j'ai employée, qui m'a semblée la plus pertinente et la moins sensible aux imprecisions des mesures. • On fait varier la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu en agissant sur le flux donc sur le circuit inducteur. W. 26. moteur à courant continu; deux générateurs en série; pile ; moteur ; . 1500/(1760+57) = 82,4 %. Ce relevé permet de vérifier la linéarité en fonction de U des équations (5) et (6). C'est la différence entre les deux premières, autrement dit les pertes du moteur. Caractéristiques: - Vitesse: 1500, 2000, 3000 min-1 - Montage à brides IM B5 et IM B14 - Ces moteurs à courant continu possèdent un couple allant de 0.3 Nm . Le moteur continu offre la possibilité de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique. L'attacheur de végétation est équipé d'un moteur à courant continu. Une . Une machine à courant continu est une machine électrique.Il s'agit d'un convertisseur électromécanique permettant la conversion bidirectionnelle d'énergie entre une installation électrique parcourue par un courant continu et un dispositif mécanique ; selon la source d'énergie.. En fonctionnement moteur, l'énergie électrique est transformée en énergie mécanique. Dans le domaine . Le tableau de choix ci-contre permet d'en situer les spécificités. Le moteurs courant continu également nommés pour simplification ''moteur cc'' peuvent être de 3 types qui se distinguent d'après leur mode d'excitation. La puissance d'entrée est la puissance requise par l'appareil à son entrée, c'est-à-dire depuis le point de prise. La vitesse diminue et passe à ω, et le courant consommé I augmente. Type de connexion de la machine à courant continu 80 7. Une autre fonction critique des analyseurs est le prélèvement d'échantillons à partir de tubes à essais. Mesure en génératrice. La dur ée At, l`intervalle de temps qui sépare deux _d. La puissance électrique ou mécanique s'exprime en watts, ou en chevaux (1 cheval = 736W). Dans ce chapitre, l'étude est réduite à la seule partie utile en exercice. 7) Calcul puissance : P = c * ω où P = puissance, c = couple et ω = vitesse angulaire. <>>> Il est très utilisé pour les petites et moyennes puissances car il apporte une très grande souplesse de fonctionnement avec un encombrement minimum. vitesse de rotation, couple, puissance mécanique Il vaudrait 1 pour un moteur idéal. Chapitre 3 Machines à courant continu 68 . endobj Réversibilité... 7. Cela provoque la Fonctionnement moteur : Tout conducteur mobile parcouru par un courant d'intensité I dans une région de l'espace ou règne un champ magnétique. 11,2×(1500×2π/60) = (11,2 Nm)×(157,1 rad/s) = 1,76 kW . Variant entre 0 et 1, il exprime l'aptitude de moteur à transformer la puissance électrique qui lui est fournie en puissance mécanique fournie à la charge. L'explication plus détaillée du fonctionnement sera faite par analogie avec la machine synchrone dans un chapitre à venir. Lycée Gustave Eiffel de Dijon Classe préparatoire P.T.S.I. La vitesse du moteur diminue linéairement avec la charge. Domaine électrique . Les conducteurs du rotor traversés par le courant sont immergés dans le champ B et sont soumis alors à la force de Laplace. Année 2016 - 2017 Électrotechnique 2 - Modélisation du Moteur à Courant Continu Table des matières EXERCICES : Le moteur à courant continu www.gecif.net Page 2 / 2 III - Exercice 3 Le TGV Méditerranée fonctionne avec un moteur à courant continu alimenté sous une tension de 1100 V et un courant de 480 A.La puissance mécanique utile PU développée par ce moteur en régime nominal est de 490 kW. Vitesse à vide, calculée par extrapolation du graphe ωo=f(U), Consommation à vide sous 12V, calculée par extrapolation du graphe Io=f(U), Couple maximal (rotor bloqué), calculé d'après (a), (b), U. Calculé d'après (c), (e), et l'équation (9)  : C'est la constante de régulation de vitesse, qui signifie que la vitesse diminue de 6500 tour/mn à chaque mN.m de couple appliqué. Ces échantillons sont transférés à des systèmes de mesure basés sur la photométrie, la chromatographie ou d . c. Electrique - Electrique . Expression complète du régime (vitesse, couple, courant) donnant le rendement maximal. ⓘ Puissance mécanique du moteur synchrone utilisant le couple brut [Pm] Les notations sont inchangées. Les moteurs à courant continu BC fonctionnent dans une plage de température entre -20 et +40°C. Sommaire du chapitre 1 : Machine à courant continu 1- Constitution 1-1- L'inducteur (ou circuit d'excitation) 1-2- L'induit (circuit de puissance) 1-3- Le collecteur et les balais 2- Principe de fonctionnement 2-1- Fonctionnement en moteur 2-2- Fonctionnement en génératrice 3- Schéma électrique équivalent 3-1- Expression de la fem induite