I) Rappel sur la machine à courant continu 1.1 Principe de fonctionnement d un moteur à courant continu

Transcription

1 I) Rappel sur la machine à courant continu 1.1 Principe de fonctionnement d un moteur à courant continu Considérons un rotor très simplifié, sur lequel on a bobiné une seule spire, dont les extrémités sont soudées aux lames du collecteur, sur lesquelles frottent les balais fixes. (Fig1 ) Champ magnétique : B Pôles inducteurs Courant I Balais Collecteur Pile Conducteur Disposition expérimentale [Fonctionnement moteur] (Fig 1) Faisceaux conducteur Pôles inducteurs Collecteur Balais et porte- balais Disposition réelle (Fig 2) Page 1/5

2 1.2 Règle de la main droite Si on fait passer un courant I dans la spire, en présence d un champ B, une force F (appelé Force électromagnétique ou Force de Laplace) agit sur les conducteurs et fait tourner l induit. Nous avons réalisé un moteur. La direction de la force de Laplace est donnée par la règle de la main droite. Majeur (Magnétisme) B (Tesla) Intensité (Index) I (Ampère) Pouce (Force) F (Newton) Intensité I Champ Magnétisme B 1.3 Constitution générale La machine à courant continu est composé de 3 organes : Organes magnétiques. Organes électriques. Organes mécaniques. Constitution générale d une Machine à Courant Continu Page 2/5

3 1.4 Les organes magnétiques Ils produisent et canalisent le flux ; ce sont : Les pôles inducteurs (1) ; L induit (2) ; Le stator ou la culasse (3). Pour qu'il y ait phénomène d'induction, il faut qu'il y ait un conducteur traversé par un courant placé dans un champ magnétique. Pour obtenir un champ magnétique, il y a 2 possibilités : Un aimant permanent. (petites machines) Un électro-aimant [circuit magnétique plus enroulement(s) inducteur(s)]. Le conducteur est bobiné sur l'induit et est en rotation (d'où la nécessité de contacts glissants balais et porte-balais) Les bobines inductrices (inducteur) Elles sont destinées à produire le flux inducteur, donc le champ magnétique. La puissance d excitation est d environ 2 à 3% de la puissance totale. On distingue en autre : + - Alimentation Inducteur (Fig 3) M Induit + Alimentation - M Inducteur Induit (Fig 4) L enroulement d excitation (inducteur) monté en dérivation sur l induit (excitation dérivation ou shunt) comportant un grand nombre de spires de fil fin. (Fig 3) L enroulement d excitation (inducteur) monté en série sur l induit (excitation série) comportant un petit nombre de spires de gros fil. (Fig 4) Nota : Il existe aussi des moteurs à excitation séparée, composée Enroulement d induit L enroulement induit se compose d un certain nombre de sections formées de spires dont les extrémités sont reliées à deux lames consécutives du collecteur Page 3/5

4 1.5 Les organes électriques Ils sont le siège de la fém et assurent la liaison avec le circuit extérieur ; ces sont : Les faisceaux de conducteurs (4) ; Le collecteur (5) ; Les balais (6) ; La plaque à bornes (7) Le collecteur Le collecteur assure la liaison entre les conducteurs tournants et le circuit extérieur. Le collecteur Rotor (Induit) Stator (Inducteur) Les balais Les balais (en graphite) frottent sur les lames du collecteur et assurent la liaison entre l induit qui tourne et la plaque à bornes fixée au stator. 1.6 Les organes mécaniques Ils servent à fixer les organes magnétiques et électriques les uns par rapport aux autres et à assurer le guidage en rotation ; ce sont : Le stator ou carcasse avec pattes de fixation (3); L arbre et les roulements (8); La turbine de ventilation (9); Les flasques paliers coté arbre et côté collecteur (10); L anneau de manutention (11). Page 4/5

5 1.7 Démarrage d un moteur à courant continu Modèle équivalent de l induit Schéma équivalent Induit d un moteur à courant continu Modèle équivalent de l induit E : f.c.é.m. R : résistance du bobinage I : courant d induit U : tension aux bornes de connexion de l induit. U = E + R.I Problème de démarrage Au démarrage, l induit ( rotor) est arrêté, la fém induite ou fcém E est nulle U = R.I Le courant dans l induit est I = U / R. La résistance de l induit R étant faible, le courant I serait trop important et détériorait l induit. D où la nécessité d utiliser un rhéostat de démarrage (Rhd) qu on placera en série avec l induit. Au décollage, c est à dire quand l induit commence à tourner, la pointe de courant (Id) a pour valeur : Id = U R + Rhd Page 5/5