LES GENERATRICES A COURANT CONTINU

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1 LES GENERATRICES A CORANT CONTIN CHAPITRE : 5 Coteu -Itroductio Caractéristiques usuelles Géératrice à excitatio séparée Scéma et équatios de foctioemet Caractéristique à ide Caractéristique e carge Caractéristique de réglage Géératrice à excitatio sut scéma et équatios de foctioemet Problème d amorçage poit de foctioemet à ide Caractéristique e carge 75 TD N 3 : Géératrice à courat cotiu..79 Aée iersitaire 2-22 Page 68

2 Les géératrices -Itroductio Les macies à courat cotiu sot essetiellemet destiés pour foctioer e moteur ;le géératrice e tat que macie a été totalemet remplacée par des dispositifs électroiques statiques réalisat la coersio alteratif-cotiu(redresseurs).cepedat il est itéressat de coaitre le foctioemet géérateur et ceci, au mois, pour deux raisos : Pour maitriser le foctioemet moteur, il est itéressat d assimiler le foctioemet géérateur. Lors de so foctioemet, le moteur accouplé à sa carge, peut parfois, foctioer e géératrice, afi de freier cette carge.par exemple, e tractio électrique et das le cas d u métro e descete, la itesse a se maiteir raisoable grâce au freiage par récupératio. Pour que le f.e.m existe, il faut deux coditios : - La macie doit être etraiée à ue itesse de rotatio (par exemple à l aide d u moteur auxiliaire) ; - L existece d u camp magétisat, doc l iducteur doit être alimeté Au capitre précédet, o a déjà u qu il existe 4 modes d alimetatio de l iducteur (o dit aussi excitatio) : excitatio séparée, excitatio sut, excitatio série et excitatio compoud. 2 -Caractéristiques usuelles : Les ariables de foctioemet d ue géératrice sot : - La itesse de rotatio - Le courat d excitatio(j) - La tesio aux bores de l iduit - Le courat d iduit I Il e résulte, les caractéristiques usuelles suiates : Caractéristiques à ide (ou itere) : E f ( j) à = costate Aée iersitaire 2-22 Page 69

3 Caractéristiques e carge(ou extere) : f (I) à =costate et j=costat Caractéristiques de réglage : I f ( j) à =costate et =costate 3 -Géératrice à excitatio séparée 3.-Scéma et équatios de foctioemet j I Q d r d M Figure 5.: Essai à ide d : source d excitatio ; R : Réostat d excitatio ; r d :résistace de l eroulemet iducteur et M :moteur d etraiemet La loi des mailles appliquée : Aec - Au circuit iducteur ous doe : j R r ex () - Au circuit iduit tout e cosidérat le modèle déjà établi au capitre précédet, a ous doe : E ( I) R I (2) a. R : résistace totale de l iduit et (I) : cute de tesio due à la réactio magétique de l iduit. 3.2-Caractéristique à ide C est la courbe E f ( j) à = costate d Aée iersitaire 2-22 Page 7

4 A ide (carge isolé),o maitiet la itesse costate et o fait arier le courat d excitatio j et o relèe la tesio aux bores de l iduit. Allure de E f ( j) à = costate O a u au capitre 4 que la f.e.m à ide est doée par E P. N.. a 6 A itesse costate E K. D autre part, le camp magétique H est proportioel à l excitatio j par coséquet E f ( j) aura la même allure que B f (H) E (V ) R E r Figure 5.2: Caractéristique à ide j(a) Pour j E Er :f.e.m rémaete <<< (tesio omiale lue sigalétique) sur la plaque Pour les faibles aleurs de j le circuit magétique est pas saturé est proportioel à j doc E ( j) est ue droite. Pour des aleurs d excitatios importates, le circuit magétique a se saturer et l accroissemet de la f.e.m sera mois ite que précédemmet E ( j) présete doc ue coude de saturatio A la saturatio, même si o augmete l excitatio la f.e.m à ide E costate. Prédétermiatio de E f ( j) à 2 à partir de E f ( j) à : A j =costate (par exemple j ), o érifie que : Aée iersitaire 2-22 Page 7

5 E E2 2 2 E. 2 E (3) Pour obteir la 2 éme courbe, il suffit de recommecer cette opératio pour plusieurs aleurs de j. E (V ) 2 E E 2 j j(a) Figure 5.3: Caractéristique à ide pour deux itesses diffiretes 3.3-Caractéristique e carge C est la courbe f (I) à et j costates E se référat à la figure 5. et d après () R r cte j cte d O fait arier le courat I à l aide de la carge R et o relèe la tesio aux bores de l iduit tout e maiteat la itesse et l excitatio j costate. O obtiet l allure suiate : Aée iersitaire 2-22 Page 72

6 (V) (I) (I) (I) R a.i Figure 5.4 : Essai e carge I(A) Pour u régime de foctioemet e carge( pour I doé), la cute de tesio due à la réactio magétique de l iduit est doée par ( I) E E Aec : E c :f.e.m e carge ; E :f.e.m à ide La loi des mailles appliquée à l iduit ous doe : c E ( ( I) R. I) E ( I) (4) a Lorsque I croit dimiue, doc (I) est décroissate et s icure de plus e plus à cause de (I). j cte E ( I) cte, c'est-à-dire orizotale qui sort de. (I) est doc symétrique de (I) par rapport à / 2. O trace (I) à partir de (I) e retracat R a. I pour différets aleurs de I. 3.4-Caractéristique de réglage C est la courbe I f ( j) à cte et j cte O peut obteir directemet par l expériece, les différetes aleurs de l excitatio permettat pour les différets débits de maiteir la tesio costate. L allure est doée ci-dessous. Aée iersitaire 2-22 Page 73

7 I ( A ) j ( A ) j ( A ) Figure 5.5 :Caractéristique de réglage j est l excitatio produisat à ide Lorsque I augmete la tesio dimiue, pour maiteir costate, o augmete j pour compeser la cute de tesio (I). Remarque : (prédestiatio de I f ( j) ) O peut tracer cette caractéristique grapiquemet à partir des deux précédetes : Soit I I I ( I ) E ( I) j 4 -Géératrice à excitatio sut 4.-Scéma et équatios de foctioemet Le circuit iducteur R r d est bracé e parallèle aec l iduit, d où l appellatio sut Le courat iduit das ca cas est I a I j, il est légèremet supérieur à I das la carge. j Q Q2 I I a R dr G M Figure 5.6: Géératrice sut Aée iersitaire 2-22 Page 74

8 La loi des mailles appliquée : - Au circuit iducteur ous doe : j (5) R r d - Au circuit iduit tout e cosidérat le modèle déjà établi au capitre 4, ous doe : E ( I) R. I (6) 4.2-Problème d amorçage a a La géératrice est etraiée à sa itesse omiale et excitée par so excitatio omiale, elle est dit amorcée si elle délire ue tesio de l ordre de sa tesio omiale. Ce problème o le résout à ide. La géératrice est etraiée, Q est ouert j E r ; aec E r :désige la f.e.m rémaete. Lorsqu o ferme l iterrupteur Q,deux situatios peuet se préseter : Soit Soit j E : la géératrice s amorce R r d j E : la géératrice e s amorce pas R r d Das ce derier cas, pour amorcer la géératrice, il suffit d ierser soit, le ses de rotatio, soit le courat d excitatio j e permutat les coectios etre iduit et iducteur. Par coséquet, les coditios d amorçage sot : - Vitesse de rotatio suffisate(par exemple : itesse omiale) - Existece de la f.e.m rémaete - Flux iducteur j agit das le même ses que le flux rémaet( r ) 4.3-Poit de foctioemet à ide Tout d abord o précise que E f ( j) e déped, i du mode d excitatio, i du mode de foctioemet, car elle représete la courbe d aimatatio du circuit magétique. Il est toujours recommadé de la releer e géératrice à excitatio séparée L iduit et l iducteur sot e parallèle. A ide, la tesio aux bores de l iduit est : E R rd ) ( j Aée iersitaire 2-22 Page 75

9 E (V) P E (j) ( R r d ) j E r Figure 5.8: poit de foctioemet j j(a) D après ces deux égalités, o oit que P le poit de foctioemet à ide est l itersectio de E f ( j) et la droite des iducteurs ( R r j.o peut déplacer le poit de foctioemet P à ide par actio sur actio sur R d ) R, soit sur la itesse de rotatio E (V) R c R R R P E (j) à Droit des e iducteurs ( R r d ) j E r j j(a) Figure 5.9: Déplacemet de poit de foctioemet Aée iersitaire 2-22 Page 76

10 si o augmete R la droite des iducteurs a tourer l axe des ordoées et le poit de foctioemet se déplace sur E f ( j) à gauce. A la limite de R Rc (aleur critique), le poit de foctioemet est plus defii et la macie se désamorce O peut détermier grapiquemet R c : Rc Rc rd ;aec R liéaire) c E (das la zoe j actio sur E (V) P E (j) P c Droit des e iducteurs ( R r d ) j r j(a) Figure 5.: Actio sur la itesse E dimiuat la itesse la caractéristique à ide a se déplacer par affiité ers le bas et le poit de foctioemet à ide a se déplacer aussi ers le bas sur la droite des iducteurs. A la limite pour ue itesse critique c la géératrice s amorce, o démotre que R rd c. Rc 4.4-Caractéristique e carge C est la courbe f ( I a ) à cte et R rd =costate O peut obteir cette caractéristique : - Soit directemet par essai Aée iersitaire 2-22 Page 77

11 - Soit grapiquemet par costructio de Picou Essai direct Le motage état celui de la figure 5.7, après amorçage, à ide o règle l excitatio qui doe ( o e touce plus R ) ; o ferme Q 2, puis o arie le courat à l aide de la carge R et o relèe la tesio tout e gardat la itesse costate. (V) ( I) ( I) Separé e su t (I) r Ma I x I(A) Figure 5.: Caractéristique e carge f ( I ) est plus tombate que f ( I ) separée car cotrairemet à l excitatio sut séparée, j est plus costate, elle décroit e mémé temps que d où ue baisse plus accetuée de la tesio. Le courat débité présete u maximum, au delà du quel, la géératrice refuse sa carge :si l o dimiue ecore la résistace de carge, le courat décroit e mémé temps que la tesio. O peut atteidre la mise e court-circuit de la géératrice, ceci sas dager, puisque j est ulle ( I E r cc I :courat omial) Ra Prédétermiatio par costructio de Picou Aée iersitaire 2-22 Page 78

12 ' Cours Electrotecique GE 2 AMARI.Masour A partir de E f ( j) à cte et (I) (ou ecore f ( I ) separée) à la mémé itesse, tracées à la mémé écelle de part et d autre de l axe des tesios ; o a pouoir (sas faire l essai)tracer la caractéristique e carge de la mémé géératrice lorsqu elle foctioait à excitatio sut. La marce à suire est expliquée par la figure suiate : pour I ( R r ) j E E a d O refait cette costructio pour plusieurs courats, o obtiet les tesios correspodates. (V ) E (V) ( I) Separée P E ( j) M (I) M etm ( I ) Sut ( R r ) j d (I) I a r j( A) ' M j Figure 5. 2 : Costructio de Picou Aée iersitaire 2-22 Page 79