Savoir-faire expérimentaux.

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1 LYCEE LOUIS DE CORMONTAIGNE. 12 Place Cormontaigne BP METZ Cedex 1 Tél.: Fax : Sciences Appliquées. Savoir-faire expérimentaux. Référentiel : S5 Sciences Appliquées. A-3.3. Moteurs électriques et charges mécaniques... B-1. Machines. à. courant continu TP Sciences Physique 2 : Entraînement de différentes charges par une machine à courant continu Support Matériel : continu, frein à poudre Banc machine à courant Matériel spécifique : Mode méca 2, mode élec 2, mod sim Objectifs : Simuler des charges mécaniques. Analyser les performances d'une motorisation à courant continu selon la nature de la charge en bout d'arbre. STS2_1_02 Charges_MCC.doc 10/09/2013 Page 1 sur 5.

2 ENTRAINEMENT DE DIFFERENTES CHARGES PAR UNE MACHINE A COURANT CONTINU PREPARATION 1 - Le banc d essai Dynamo tachymétrique Moteur à CC Capteur de couple Frein à poudre Capteur de force Volant d'inertie Le catpteur de couple mesure le couple disponible sur l axe du moteur. Le capteur de force mesure le couple du frein à poudre. En régime de fonctionnement à vitesse constante, si on néglige les pertes mécaniques, le moment des deux couples mesurés est identique. Qu en est-il dans une phase d accélération et dans une phase de décélération? En utilisant la documentation Leroy Somer, expliquer le principe de fonctionnement du frein à poudre et du capteur de couple. 2 - Caractéristiques de la machine à courant continu On donne les points de fonctionnement suivants : à vide, courant d excitation 0.4 A, tension d induit 220 V, vitesse 1848 tr/mn. en charge, courant d excitation 0.4 A, tension d induit 183 v, vitesse 1494 tr/mn, couple électromagnétique 6nm, courant d induit 5,7 A. résistance d induit Ra = 0.9 Ω On admet que : la fem de la machine pour, le courant d excitation nominal 0.4 A, est de la forme E = K e n avec E en V et n en tr/mn. le couple électromagnétique, pour, le courant d excitation nominal 0.4 A, est de la forme Cem = K c I. Calculer la constante de fem K e et la constante de couple K c 3 - La simulation de charge mécanique Le MOD SIM permet de simuler les charges mécaniques industrielles les plus courantes. Pour générer les lois couple-vitesse il est nécessaire de donner comme information la vitesse. STS2_1_02 Charges_MCC.doc 10/09/2013 Page 2 sur 5.

3 MODULE DE SIMULATION Génératrice tachymétrique Machine éléctrique Frein à poudre Alimentation On simulera un monte charge, une pompe doseuse et un ventilateur. le monte charge présente un couple constant, ramené sur l'arbre du moteur, de 6 Nm dans la gamme de vitesse tr/mn la caractéristique mécanique d'une pompe doseuse, ramenée sur l arbre du moteur, s exprime par Tr = n La caractéristique d'un ventilateur, ramenée sur l arbre du moteur, s exprime par : Tr = n 2 Tracer en utilisant Excel es caractéristiques couple-vitesse de ces trois charges dans la gamme tr/mn. 4 - Commande en vitesse des charges Pour régler la vitesse des charges on agit sur la tension d'alimentation U du moteur. On rappelle qu en régime permanent on admet que le couple électromagnétique est égal au couple résistant. Pour chaque type de charge donner l équation de la vitesse en fonction de la tension Tracer avec Excel les caractéristiques de vitesse à la sortie de l arbre du moteur en fonction de la tension d alimentation. 6 Rendement des systèmes Pour la vitesse de 1500tr/mn calculer le rendement du groupe pour chaque charge (sans tenir compte de la puissance d'excitation). MANIPULATION 1 - Montage Le montage est identique quelque soit la modélisation de la charge. L induit et l inducteur seront alimentés par la table MORS. On utilisera le Mode élec 2 pour mesurer les grandeurs électriques : courant d excitation Ie, courant d induit I et tension d induit U. On utilisera le Mode méca 2 pour mesurer les grandeurs mécaniques : couple utile sur l arbre à partir du capteur de couple, vitesse du moteur. Le frein à poudre est commandé par le MOD SIM. Le MOD SIM est commandé par la génératrice tachymètrique. Donner le schéma de montage. STS2_1_02 Charges_MCC.doc 10/09/2013 Page 3 sur 5.

4 2 Etalonnage du capteur de couple Régler le courant d excitation Ie à sa valeur nominale. Positionner le MOD SIM sur couple constant. Démarrer le groupe par action sur la tension d induit. Régler la vitesse à 1500 tr/mn.. Le capteur de couple doit indiquer un couple nul. Si ce n est pas le cas il faut régler le zéro par action sur le potentiomètre d offset. Régler la charge de la machine, en jouant sur le coefficient B du MOD SIM, pour obtenir dans l induit le courant nominal. Le capteur de couple doit indiquer 6 Nm. Si ce n est pas le cas il faut agir sur le potentiomètre d étalonnage. Laisser tourner la machine pendant 10 mn puis ajuster l étalonnage. 3 - Commande en vitesse d un monte charge Positionner le MOD SIM sur couple constant. coefficient B pour obtenir un couple de 6 Nm vitesse. 4 - Commande en vitesse d une pompe doseuse Positionner le MOD SIM sur couple proportionnel à la vitesse. coefficient B à 1.5 Nm, faire tourner le groupe à 1500 tr/mn et régler le coefficient A tel que le couple soit de 6 Nm. vitesse 5 - Commande en vitesse d un ventilateur Positionner le MOD SIM sur couple proportionnel au carré de la vitesse. coefficient B à 0.5 Nm, faire tourner le groupe à 1500 tr/mn et régler le coefficient A tel que le couple soit de 5.9 Nm. vitesse 6 - Caractéristiques de vitesse Tracer, sur une seule feuille, les caractéristiques tension vitesse pour les trois types de charge. STS2_1_02 Charges_MCC.doc 10/09/2013 Page 4 sur 5.

5 Comparer aux courbes tracer en préparation. 7 - Rendement Présenter dans un tableau EXCEL le calcul des rendements des groupes. Tracer les trois caractéristiques de rendement en fonction de la vitesse. 8 - Conclusion Comparer les performances des trois groupes. Que dire sur l utilisation d une MCC pour ces 3 type de charge? STS2_1_02 Charges_MCC.doc 10/09/2013 Page 5 sur 5.