MOTEUR A COURANT CONTINU A EXCITATION INDEPENDANTE 1) Description et principe de fonctionnement Un moteur à courant continu à excitation indépendante comporte deux parties: -Un inducteur (appelé stator) qui crée un flux magnétique F constant si le courant d'excitation Ie qui le traverse reste constant. -L'induit (appelé rotor), c'est la partie tournante, il est alimenté par une tension continue à travers l'ensemble collecteur/balais. Les conducteurs de l'induit sont parcourus par un courant I, dans un champ magnétique créé par l' conducteurs sont soumis à des forces électromagnétiques (force de Laplace), un couple moteur apparaît, entraînant l'induit en rotation, le moment du couple est fonction de l'intensité du courant d'induit et de l'intensité du champ magnétique inducteur.
4-Caractéristique en charge TD N° 3: Génératrice à courant continu CHAPITRE 06: LES MOTEURS A COURANT CONTINU 1. Principe de fonctionnement 2. Hypothèse 3-Moteur shunt 3. 1-Fonctionnement sous tension d'induit cte et excitation cte 3. 2-Fonctionnement sous tension d'induit variable et excitation cte 3. 3-Rendement 4- Moteur à excitation série 4. 1-Caractéristique de vitesse 4. 2-Caractéristique de couple 4. 3-Caractéristique mécanique 4. 4-Problème de démarrage 4.
a) Schémas de principe et équations: b) Bilan des puissances Puissance absorbée (dans l'induit et dans l'inducteur): Pa = Pertes par effet joule dans l'induit: Pji = R. Ω Pertes constantes = pertes collectives: Pc = Pm + Pfer Puissance utile = puissance reçue par la charge: Moteur à excitation série L'inducteur en série avec l'induit, est traversé par le courant induit qui est un courant fort. On utilise donc un enroulement différent de celui de l'enroulement shunt qui supporte un courant faible. a) Schéma et équations Pour le démarrage il faut aussi un rhéostat de démarrage pour limiter la pointe de courant. Étude à vide L'expression de la vitesse n = ( U – Rt. I) / K. I car le flux ne peut être constant, puisqu'il varie avec le courant d'excitation qui est le même que le courant induit. On voit immédiatement que si I tend vers zéro, la vitesse n tend vers l'infini et on dira que le moteur s'emballe. Donc à vide le moteur série absorbe un faible courant I0, la vitesse prend une valeur très élevée: le moteur série ne doit jamais fonctionner à vide ou avec une faible charge.
Dans la pratique, la spire est remplacée par un induit (rotor) de conception très complexe sur lequel sont montés des enroulements (composés d'un grand nombre de spires) raccordés à un collecteur "calé" en bout d'arbre. Dans cette configuration, l'induit peut être considéré comme un seul et même enroulement semblable à une spire unique.
on introduit un moment du couple de pertes Tp, pour tenir compte des pertes autres que par effet Joule. et on peut ecrire: Tp =Tem- Tu, avec Tu: le moment du couple utile. On peut écrire que Tu = K. I - Tp, si Tp est constant, le moment du couple utile sera directement proportionnel à l'intensité du courant d'induit. 5) Bilan des puissances Puissance absorbée par l'induit: Pai= U. I (puissance électrique en W) Puissance aborbée par l'inducteur: Pae= =U2e/r. Puissance totale absorbée: Pa= Pai+Pae= U. I Pertes par effet Joule dans l'induit: pji = R. I² Pertes par effet Joule dans l'inducteur: pje (toute la puissance absorbée par l'inducteur est perdue, elle ne sert qu'à créer le flux inducteur). Puissance électromagnétique: Pem= E. I = Tem. W Pertes collectives: pc=Tp. W Puissance utile: Pu=Pa - la somme des pertes dans le moteur =Tu. W Rendement de l'induit: h= Pu/ (U. I) Rendement de tout le moteur: h =Pu/Pa avec Pu=Tu.
Une spire capable de tourner sur un axe de rotation est placée dans le champ magnétique. De plus, les deux conducteurs formant la spire sont chacun raccordés électriquement à un demi collecteur et alimentés en courant continu via deux balais frotteurs. D'après la loi de Laplace (tout conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique est soumis à une force), les conducteurs de l'induit placés de part et d'autre de l'axe des balais (ligne neutre) sont soumis à des forces F égales mais de sens opposé en créant un couple moteur: l'induit se met à tourner! Si le système balais-collecteurs n'était pas présent (simple spire alimentée en courant continu), la spire s'arrêterait de tourner en position verticale sur un axe appelé communément "ligne neutre". Le système balais-collecteurs a pour rôle de faire commuter le sens du courant dans les deux conducteurs au passage de la ligne neutre. Le courant étant inversé, les forces motrices sur les conducteurs le sont aussi permettant ainsi de poursuivre la rotation de la spire.
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