Electromécanique I Conversion électromécanique II

Transcription

1 Electromécanique I Conversion électromécanique II 14 Moteur à courant continu Christian Koechli

2 Objectifs du cours Structure d un moteur à courant continu Principe de fonctionnement Equations caractéristiques Caractéristique couple-vitesse Modes d excitation Séparée A aimant permanent Série Parallèle Compound

3 Structure Pôles principaux générant un flux continu Pôles de commutation Inducteur au stator, Induit au rotor

4 Rotor

5 Principe de fonctionnement Le stator génère un flux continu Le rotor voit un flux variable du fait de la rotation => dψ dt 0 Génération d une tension induite au rotor

6 Principe de fonctionnement dψ dφ ds dα u = Ri+ = = Bδ = 2Bδrlsin( α) dt dt dt dt

7 Stator / Inducteur Bs N S

8 Stator / Inducteur Bs N S

9 Stator / Inducteur Rotor / Induit i F Bs F N F Br i F X S

10 Stator / Inducteur Rotor / Induit i F Bs F N F Br i F X S

11 Stator / Inducteur Rotor / Induit Bs F N Br F X S

12 Stator / Inducteur Rotor / Induit Bs F N X Charbons F Le collecteur S

13 Collecteur

14 Bobinage en anneaux de Gramme Zénobe Gramme ( ): Electricien belge, met au point la première dynamo industrielle (1869)

15 Bobinage en anneaux de Gramme

16 Equations de tension induite et de couple (aimant) avec

17 Tension induite de mouvement Tension induite de mouvement Coeff. de tension induite=constante Vitesse angulaire Flux d excitation Après le collecteur, on a une tension induite redressée et constante: =>

18 Régime permanent Tension induite Couple

19 Exemple 1

20 Excitation par un bobinage Tension induite Excitation à aimants (pour comparer) e Avec: Le couple devient

21 Modes d excitation Séparée Parallèle A aimants permanents

22 Modes d excitation Série Mixte/Compound

23 Excitation séparée: tension alim. constante Tension Couple

24 Réglage de vitesse par la tension Vitesse à vide Ω = U 0 k ˆ u Φ Que vaut le couple de démarrage?

25 Démarrage avec un rhéostat (vieux trains)

26 Moteur bateau de pêche Tension d alimentation 12V Courant nominal 50A

27 Démarrage à tension variable Démarrage à courant nominal: Freinage à courant nominal

28 Fonctionnement à tension constante Exprimer le rendement en fonction de la vitesse:

29 Courant limité Ω = l U RI k φ max Moteur: Générateur Régime à tension constante:

30 Exemple 2 moteur bateau pêche On effectue les mesures suivantes sur un moteur de bateau de pêche (à aimants permanents): Tension nominale: 12 [V] Courant nominal: 50 [A] Résistance: 0.08 [Ω] Vitesse à vide: 1500 [t/min] Tracer sa caractéristique couple(vitesse) sans et avec limitation de courant.

31 Courant limité+excitation réglable On adapte le courant d excitation

32 Excitation parallèle Régime de freinage

33 Excitation série Que vaut l expression du couple?

34 Excitation série Dessiner la caractéristique couple-vitesse

35 Moteur à bobinage dans l entrefer

36 Moteur à bobinage dans l entrefer

37 Moteur universel Moteur «à courant continu» alimenté en alternatif Excitation à l aide d une bobine Courant d excitation (stator) et d induit (rotor) en phase => on les met en série Utilisation: électroménager traction électrique Attention à l usure

38 Stator / Inducteur Rotor / Induit i Bs F N Br i F X S Ie

39 Stator / Inducteur Rotor / Induit i Bs F N Br i F X S Ie

40 Moteur universel

41 Applications du moteur CC Électroménager Automation Automobile (ventilateurs, essuie-glaces, démarreurs, pompes, ) jouets Traction électrique et machine outil: tend à être remplacé par des moteurs synchrones ou asynchrones

42 Re 420 (Re 4/4 II) Construction Alimentation : 15 kv 16 2/3 Hz Moteurs de traction : 4 moteurs universels Pas d électronique Puissance continue : 4700 kw

43 Mars Rovers

44 Conclusions Le moteur CC est facile à fabriquer et a de nombreuses applications. Principe de fonctionnement: redresseur mécanique Tension induite Couple e e Peut être alimenté en alternatif (moteur universel)