Contrôle du temps d arrêt d un chariot filoguidé.

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1 NOM : prénom : Contrôle du temps d arrêt d un chariot filoguidé. Objectifs : Réaliser les essais pour obtenir le moment d inertie «J» du système en mouvement. Réaliser un freinage du moteur à courant continu par inversion de son courant d induit. Grille d évaluation. Les compétences à développer en sciences appliquées. Les compétences évaluées dans ce TP. C02 : Choisir une solution technique C03 : Analyser une solution technique C04 : Rédiger un document de synthèse. C06 : Respecter une procédure C07 : Argumenter sur la solution technique retenue C10 : Réaliser les représentations graphiques nécessaires C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage C18 : Interpréter des indications, des résultats de mesures et d essais C19 : Identifier les paramètres de réglage C20 : Régler les paramètres C24 : Suivre la réalisation C28 : Communiquer de façon adaptée à la situation C33 : Animer une réunion Les critères de performance. Barème de notation : 20 pts Le contenu spécifique à ce TP Le compte rendu est propre. Sa rédaction est bien orthographiée. Mise œuvre de la mesure de «R». Démarrage du groupe. Préréglage et réglage de l oscilloscope Les chronogrammes sont présentés avec soin. Les tensions, courants et puissance sont correctement mesurés. Les paramètres : R, Tres, K et J sont bien évalués. Les grandeurs qui agissent sur la durée d arrêt sont connues. Le choix de «Rh» est le bon. L essai a été bien réalisé. 2 pts 4 pts 2 pts Le moteur de traction et le chariot seront simulés par un moteur à excitation séparée accouplé à deux rotors. ( Le moment d inertie aura la même valeur ). Le courant d excitation «Ie» sera réglé à 0,9 A. page n 1/6

2 Le principe du freinage électrique sans récupération d énergie. A l instant désiré pour l arrêt, on sépare l induit de sa source d alimentation et on le connecte sur une résistance. La machine fonctionne alors en génératrice. Le sens du courant d induit s inverse et le couple de la machine devient résistant. Il s ajoute au couple résistant de la charge pour provoquer un freinage efficace. La décélération ( dω ) du groupe tournant est donnée par la relation mécanique : J ( dω ) = Tmot Tres. Le couple résistant «Tres» sera mesuré lors d un essai à vide du moteur. Le couple de la machine «Tmot» est imposé par le courant d induit : Tmot = K I avec K : constante de f.e.m ( ou de couple ). Le courant d induit «I» se règle par la valeur de la résistance «Rh» : Ω est la vitesse de rotation du groupe. I = Rh E avec pour f.e.m : + R E = K Ω. Vous allez effectuer une série d essais qui permettent d obtenir le moment d inertie «J», la résistance de l induit «R», la constante de f.e.m «K» et le moment du couple résistant «Tres». Avec ces grandeurs connues, vous choisirez ensuite la résistance «Rh» de valeur telle que l arrêt du groupe s effectue en 0,5 s 1- Les essais nécessaires à la détermination de «R», «K» et du couple résistant «Tres» Relever les plaques signalétiques du moteur et de la dynamo tachymétrique : 11) La mesure de la résistance de l induit du moteur Cette mesure s effectue en continu, à rotor «calé», au courant d induit nominal du moteur. On n alimente pas le circuit inducteur, le circuit d induit sera alimenté par une source de tension continue réglable permettant de fournir le courant nominal nécessaire. page n 2/6

3 Réaliser le montage suivant : Il faut mesurer les valeurs moyennes. Quels appareils de mesures choisissez-vous? Augmenter avec prudence la valeur de la tension «U» jusqu'à ce que «I» soit égal à sa valeur nominale. Noter ces deux valeurs. En déduire la résistance «R» d induit du moteur. 12) Essai à vitesse nominale Le point de fonctionnement désiré sera obtenu lorsque la tension d induit du moteur a sa valeur nominale. Le courant d excitation sera réglé à 0,9 A. Réaliser le montage suivant : On estime le courant d induit absorbé à environ 20 % du courant nominal. Choisir un wattmètre. Démarrer le groupe en effectuant les opérations dans l ordre : Régler l excitation «Ie». Augmenter progressivement la tension d induit «U» jusque Un. Contrôler le sens de rotation ( effectuer le changement de sens si nécessaire ). page n 3/6

4 Effectuer les relevés demandés. Tension d induit U = Courant d inducteur Ie = Courant d induit I = Puissance absorbée par l induit P = Tension de la tachy U = Quelle est la vitesse de rotation obtenue? Ωo =. Le circuit de l induit est présenté ci-dessous. Calculer la f.e.m, puis la constante de couple «K». Lors de cet essai la vitesse est restée constante. Montrer que Tmot = Tres. Sachant que Tmot = K I, évaluer le couple résistant «Tres». 2- L essai de ralentissement Le groupe tournant sera lancé à sa vitesse nominale «Ωo» ( comme précédemment ). Puis l alimentation de l induit sera coupée. Vous devez enregistrer la courbe de ralentissement Ω = f(t). Cette courbe sera mémorisée par un oscilloscope numérique TDS2001 sur lequel la tension U sera visualisée. Peut-on connecter directement la tension de la «dynamo tachy» sur une voie de l oscilloscope? Quelle solution envisagez-vous? Réaliser l essai et tracer la courbe de ralentissement Ω = f(t). page n 4/6

5 L équation du mouvement lors du ralentissement est J ( ) = Tres dω Le moment du couple de freinage «Tres» est-il constant? ( justifier votre réponse à partir de la courbe relevée ) Calculer la valeur du moment d inertie «J» de l ensemble tournant. 3- Réalisation du freinage électrique du groupe. 31) Le choix de la résistance de freinage «Rh». On désire obtenir l arrêt du groupe en 0,5 s lorsqu il tourne à Ωo. Evaluer la décélération ( dω ) initiale. Calculer le couple nécessaire «Tmot» puis le courant d induit «I» correspondant. page n 5/6

6 Déduire de vos résultats précédents la valeur de la résistance «Rh» nécessaire. 31) L essai de freinage. Réaliser le montage suivant : Le groupe tournant sera lancé à sa vitesse nominale «Ωo» ( comme précédemment ). Puis les connections l induit seront basculées sur la résistance de freinage. Vous devez enregistrer la courbe de ralentissement Ω = f(t). Faire apparaître la durée du freinage réalisé. Sur quelles grandeurs du moteur faut-il agir pour diminuer la durée de freinage? page n 6/6