LES MOTEURS A COURANT CONTINU

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1 LES MOTEURS A COURANT CONTINU 1-Présentation : Une machine à courant continu peut fonctionner en moteur ou en génératrice (dynamo). On dit qu elle est réversible. Les MCC offrent une grande souplesse de fonctionnement. Elles sont utilisées dans les systèmes qui nécessitent des vitesses variables et précises. Elles sont également employées en traction (TGV, métro, véhicules électriques, grues, ascenseurs ) 1.1.Leur principe de fonctionnement : Fonctionnement en moteur : Si l on fait passer un courant dans une spire placée dans un champ magnétique, une force s exerce sur la spire et la fait tourner (force de Laplace). Le sens de la force est donné par la règle des 3 doigts de la main droite.

2 Fonctionnement en génératrice : 1.2.Leur constitution : Une machine à courant continu est constituée des organes principaux suivants :

3 1.3.La plaque à bornes : La plaque à borne permet l accès aux bornes de l induit (rotor), de l inducteur (stator) et des pôles auxiliaires PA (placés en série avec l induit, ils permettent d améliorer la commutation au niveau des balais). 1.4.La plaque signalétique : La plaque signalétique indique les principales caractéristiques électromécaniques de la machine. 2-Les différents types de machines à courant continu : 2.1.Les moteurs à aimants permanents : Les moteurs à aimant permanents sont économiques. Les aimants génèrent un champ magnétique constant. Ils sont utilisés pour les faibles puissances et pour les applications alimentées par batterie (robotique, audiovisuel, automobile, modélisme, jouets ) 2.2.Les moteurs à excitation séparée : Les moteurs à excitation séparée sont utilisés dans les applications nécessitant un contrôle de la vitesse ou du couple. Dans ce type de moteur, l induit et l inducteur sont alimentés par 2 sources de tension distinctes.

4 En fonctionnement, si le flux inducteur devient nul, la vitesse de rotation augmente jusqu à atteindre la destruction de l induit : on dit que le moteur s emballe. Démarrage automatique (obsolète) En puissance, le démarrage se fait avec plusieurs résistances en série pour limiter l intensité de démarrage. Les résistances R1 et R2 sont éliminées progressivement.

5 En commande, les résistances d économie r1 et r2 sont insérées en série avec les bobines de contacteurs lorsqu ils sont enclenchés. Elles permettent de limiter le courant absorbé par les bobines. Démarrage d un moteur associé à un variateur de vitesse : Les variateurs de vitesse pour MCC permettent de faire varier la tension aux bornes de l induit en conservant constante la tension aux bornes de l inducteur. L induit est alimenté par un ou 2 ponts tout thyristor. L inducteur est alimenté par un pont redresseur. La régulation de vitesse peut se faire : -en boucle fermée (BF) : le variateur compare la consigne qui lui est donnée avec la vitesse réelle fournie par une dynamo tachymétrique ou par un générateur d impulsions. -en boucle ouverte (BO) : il n y a pas de capteur de vitesse, c est par la mesure de la tension et du courant moteur que le variateur effectue la régulation (N=E/k=(U-RI)/k). Les performances obtenues sont nettement inférieures.

6 2.3.Les moteur à excitation série : Dans un moteur à excitation série, l inducteur est raccordé en série avec l induit. Dans ce type de moteur, le même courant circule dans l induit et l inducteur. Le flux produit par l inducteur dépend du courant dans l induit φ=ke x I. Les équations du MCC deviennent : Les moteurs à courant continu à excitation série peuvent développer un très fort couple en particulier à basse vitesse. Ils sont particulièrement adaptés aux équipements de traction.

7 3-Les avantages et inconvénients des MCC : Principal avantage : il est possible de régler facilement sa vitesse à l aide d une électronique simple (hacheur, gradateurs ou variateurs) Les inconvénients : -une MCC coûte en moyenne 3 fois plus cher qu un MAS -le frottement des balais en graphite sur le collecteur constitue le point faible de ces machines : -il génère des résidus conducteurs qui encrassent le collecteur et peuvent entraîner sa mise en court-circuit -il entraîne l usure des balais et nécessite leur surveillance et leur remplacement réguliers -La commutation aux balais entraîne des parasites et des rayonnements électromagnétiques -à cause du frottement des balais la gamme de vitesse est limitée. Une maintenance préventive permettant de vérifier l état des balais est indispensable. 4-La génératrice tachymétrique : Une génératrice tachymétrique fournit une tension proportionnelle à sa fréquence de rotation. Cette tension s inverse avec le sens de rotation. Les génératrices tachymétriques sont employées comme capteur de vitesse. Elles sont utilisées dans les boucles de régulation en vitesse des moteurs commandés par variateur. 5-Les moteurs AXEM : Le moteur Axem est un MCC dont l induit est constitué d un anneau isolant de faible épaisseur sur lequel sont placés les conducteurs en forme de lamelles de cuivre. L inducteur de ce moteur est réalisé par des aimants permanents. Il n a pas de collecteur, les balais frottent directement sur les conducteurs. Les moteurs Axem ont une faible inertie et sont particulièrement adaptés pour les servomécanismes nécessitant des commandes rapides et fréquentes.

8 6-La synthèse :