TP N 08 : Le Moteur à courant continu DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 13
Tableau de comité de lecture Date de lecture Lecteurs Observation Remarques rédacteur Date modifications 13 décembre 2003 CROCHET David Première écriture et réaménagements mineurs 13 décembre 2003 Quote of my life : Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie. Et la vôtre? Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivezmoi à l'adresse suivante : Ce dossier contient : EMail : Crochet.david@free.fr Un dossier élève (pages 4 à ) Un dossier prof (pages à ) Un dossier ressource (page à ) Un transparent (page ) Adresse Professionnel : Professeur de Génie électrique Lycée Jean GUEHENNO Rue pierre Huet 61105 FLERS (Adresse valable jusqu'au 30/06/2004) Page 2 sur 13
TP N 08 Le moteur à courant continu Niveau : T ale BEP ELEC Lieu : Salle de mesure Durée : 4 heures LIAISON AU RÉFÉRENTIEL Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme PRÉREQUIS Les élèves doivent être capables : OBJECTIFS Les élèves devront être capables de : Apprendre à (savoir intégré) Apprendre à (savoir actif) NIVEAU D'APPRENTISSAGE Active MÉTHODE Page 3 sur 13
B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N 08 Le moteur a courant continu Objectif : Étudier le fonctionnement d'un moteur a courant continu Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance Matériel : 1 Moteur à coruant continu 1 voltmètre 1 ampèremètre 1 centrale de mesures mécaniques Documents : Formulaire Cours de technoschéma Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 13
TP 8 Étude du moteur a courant continu 1. But Le moteur a courant continu sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur a courant continu et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation triphasée 3 Récepteurs couplés en étoile sur un réseau 230/400 V AC, 50 Hz. Les caractéristiques des récepteurs : Récept. 1 (Entre Ph. 1 et neutre) : Une bobine R 1 = 10 Ω L 1 = 0,2 H Récept. 2 (Entre Ph. 2 et neutre) : Un résistor R2 = 50 Ω Récept. 3 (Entre Ph. 3 et neutre) : Un condensateur C = 100µF 2.1. Dessiner le schéma de ce montage 2.2. Déterminer l'impédance (Z) et le facteur de puissance (cos ϕ) de chaque récepteur N.B. : cos ϕ = Z R 2.3. Calculer le courant (I) qui circule dans chaque phase 2.4. Déterminer la puissance active totale perdu par effet joule (P j ) dans les récepteurs 2.5. Tracer les vecteurs de Fresnel des 3 tensions et des 3 courants N.B. : les 3 tensions sont déphasées de 120 3. Partie théorique : Rhéostat et résistance de protection R h R p R Un inducteur de machine à courant continu possède une résistance de valeur R = 183 Ω, son intensité nominale est I n = 1,2 A. On dispose d'une source d'alimentation de 240 V. On souhaite rendre variable l'intensité dans cet inducteur entre 0,4 et 0,8 A. 3.1. Calculer la valeur de la résistance de protection R p permettant de limiter l'intensité dans le circuit à I max = 0,8 A (lorsque le réhostat R h est à zéro) Page 5 sur 13
3.2. Calculer la résistance du rhéostat R h permettant d'ajuster l'intensité à I min = 0,4 A 4. Partie théorique : le quadripôle R 1 I s Les caractéristiques de la diode Zéner V z = 12 V U e I e I z U s R 2 Les caractéristiques de la source U e = 20 V Autres caractéristiques : R 1 = 20 Ω R 2 = 40 Ω 4.1. Indiquer la valeur de la tension U s 4.2. Calculer la valeur du courant I s 4.3. Calculer la tension aux bornes de la résistance R 1 4.4. Calculer la valeur du courant I e 4.5. Calculer la valeur du courant I z 5. Partie pratique : Moteur a courant continu, n = f (U) 5.1. Le moteur à courant continu est composé de deux enroulements comme sous le schéma cidessous. Indiquer comment mesurer les différents contrôles de mesures d'isolement 1 3 M 2 5.2. Effectuer les mesures et reporter les résultats sous formes de tableau et indiquer si les mesures d'isolement sont correcte Page 6 sur 13
5.3. On désire relevé la caractéristique n = f (U) Effectuer différents points de mesures sur brouillon que vous reportez sur votre compte rendu sous forme de tableau A Rhéostat de protection A 0 240 V DC induit 8 A 220 V DC V M inducteur 2 A 5.4. Effectuer la courbe n = f (U) et concluez sur sa forme 5.5. Ressortir une équation de la forme n = k U de la courbe en indiquant l'unité de k Page 7 sur 13
B.E.P. ELEC EP3 MESURES ET ESSAIS MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N 08 Le moteur a courant continu Objectif : Étudier le fonctionnement d'un moteur a courant continu Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance Matériel : 1 Moteur à coruant continu 1 voltmètre 1 ampèremètre 1 centrale de mesures mécaniques Documents : Formulaire Cours de technoschéma Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 8 sur 13
TP 8 Étude du moteur a courant continu 1. But Le moteur a courant continu sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur a courant continu et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation triphasée 3 Récepteurs couplés en étoile sur un réseau 230/400 V AC, 50 Hz. Les caractéristiques des récepteurs : Récept. 1 (Entre Ph. 1 et neutre) : Une bobine R 1 = 10 Ω L 1 = 0,2 H Récept. 2 (Entre Ph. 2 et neutre) : Un résistor R 2 = 50 Ω Récept. 3 (Entre Ph. 3 et neutre) : Un condensateur C = 100µF 2.1. Dessiner le schéma de ce montage L 1 10 Ω L 2 L 3 50 Ω 100 µf 0,2 H N 2.2. Déterminer l'impédance (Z) et le facteur de puissance (cos ϕ) de chaque récepteur N.B. : cos ϕ = Z R 2 Z 1 = R ( ) 2 1 + L1ω = 10² + ( 0,2 2π 50) 2 Z 1 = 100 + 3950 = 63,6 Z 1 = 63,6 Ω Z 2 = R 2 = 50 Z 2 = 50 Ω Z 3 = Cω 1 1 = 6 100.10 2 π 50 Z 3 = 31,8 Ω = 31,8 R 10 cos ϕ 1 = = = 0,157 Z 63,6 cos ϕ 1 = 0,157 R 50 cos ϕ 2 = = = 1 Z 50 cos ϕ 2 = 1 R 0 cos ϕ 3 = = = 0 Z 31,8 cos ϕ 3 = 0 Page 9 sur 13
2.3. Calculer le courant (I) qui circule dans chaque phase I 1 = U 230 = = 3,62 Z 1 63,6 I 1 = 3,62 A I 2 = U 230 = = 4,6 Z 2 50 I 2 = 4,6 A I 3 = U 230 = = 7,23 Z 3 31,8 I 3 = 7,23 A 2.4. Déterminer la puissance active totale perdu par effet joule (P j ) dans les récepteurs P j = R 1.I 1 ² + R 2.I 2 ² = 10 3,62² + 50 4,6² = 1,19.10 3 Pj = 1,19 kw 2.5. Tracer les vecteurs de Fresnel des 3 tensions et des 3 courants N.B. : les 3 tensions sont déphasées de 120 V 3 + V 1 I 3 I 1 I 2 V 2 Page 10 sur 13
3. Partie théorique : Rhéostat et résistance de protection R h R p R Un inducteur de machine à courant continu possède une résistance de valeur R = 183 Ω, son intensité nominale est I n = 1,2 A. On dispose d'une source d'alimentation de 240 V. On souhaite rendre variable l'intensité dans cet inducteur entre 0,4 et 0,8 A. 3.1. Calculer la valeur de la résistance de protection R p permettant de limiter l'intensité dans le circuit à I max = 0,8 A (lorsque le réhostat R h est à zéro) U =Σ RI = (R h + R p + R)I R p = I U R Rh 240 R p = 183 0 = 300 183 = 117 0,8 R p = 117 Ω 3.2. Calculer la résistance du rhéostat R h permettant d'ajuster l'intensité à I min = 0,4 A 4. Partie théorique : le quadripôle U =Σ RI = (R h + R p + R)I R h = I U R Rp 240 R h = 183 117 = 600 183 117 0,4 R h = 300 Ω R 1 I s Les caractéristiques de la diode Zéner V z = 12 V U e I e I z U s R 2 Les caractéristiques de la source U e = 20 V Autres caractéristiques : R 1 = 20 Ω R 2 = 40 Ω 4.1. Indiquer la valeur de la tension U s U s = V z = 12 U s = 12 V Page 11 sur 13
4.2. Calculer la valeur du courant I s I s = U s = R 2 40 12 = 300.10 3 I s = 300 ma 4.3. Calculer la tension aux bornes de la résistance R 1 U R1 = U e U s = 20 12 = 8 U R1 = 8 V 4.4. Calculer la valeur du courant I e I e = UR 1 = 20 R 1 8 = 400.10 3 I e = 400 ma 4.5. Calculer la valeur du courant I z I z = I e I s = 400.10 3 300.10 3 = 100.10 3 I z = 100 ma 5. Partie pratique : Moteur a courant continu, n = f (U) 5.1. Le moteur à courant continu est composé de deux enroulements comme sous le schéma cidessous. Indiquer comment mesurer les différents contrôles de mesures d'isolement 1 3 M 2 5.2. Effectuer les mesures et reporter les résultats sous formes de tableau et indiquer si les mesures d'isolement sont correcte 5.3. On désire relevé la caractéristique n = f (U) Effectuer différents points de mesures sur brouillon que vous reportez sur votre compte rendu sous forme de tableau Page 12 sur 13
A Rhéostat de protection A 0 240 V DC induit 8 A 220 V DC V M inducteur 2 A 5.4. Effectuer la courbe n = f (U) et concluez sur sa forme 5.5. Ressortir une équation de la forme n = k U de la courbe en indiquant l'unité de k Page 13 sur 13