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MOTEUR A COURANT CONTINU A EXCITATION INDEPENDANTE 1) Description et principe de fonctionnement Un moteur à courant continu à excitation indépendante comporte deux parties: -Un inducteur (appelé stator) qui crée un flux magnétique F constant si le courant d'excitation Ie qui le traverse reste constant. -L'induit (appelé rotor), c'est la partie tournante, il est alimenté par une tension continue à travers l'ensemble collecteur/balais. Les conducteurs de l'induit sont parcourus par un courant I, dans un champ magnétique créé par l' conducteurs sont soumis à des forces électromagnétiques (force de Laplace), un couple moteur apparaît, entraînant l'induit en rotation, le moment du couple est fonction de l'intensité du courant d'induit et de l'intensité du champ magnétique inducteur.

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Le sujet porte sur l'étude de quelques parties constitutives d'un chariot auto-guidé à propulsion électrique. La vitesse de déplacement du chariot est réglable. Le guidage est réalisé par plusieurs détecteurs optiques embarqués et une bande réfléchissante disposée sur le sol. Enfin, l'alimentation en énergie électrique est réalisée par une batterie d'accumulateurs. La propulsion est assurée par un moteur à courant continu à excitation indépendante et constante. La plaque signalétique de ce moteur porte les indications suivantes: Induit: U N = 48 V; I N = 25 A; R = 0, 2 W; Inducteur: U eN = 48 V; I eN = 1 A Fréquence de rotation: 1 000 -1; Puissance utile: P uN = 1 000 W. Pour le fonctionnement nominal, calculer: - la force électromotrice (f. e. m) E N - la puissance électromagnétique P emN - le moment du couple électromagnétique T emN. Fonctionnement à couple constant et tension d'induit variable. Le courant d'inducteur I e est maintenu constant et égal à sa valeur nominale. On suppose que le moment du couple électromagnétique T em du moteur reste constant et égal à sa valeur nominale: T em = T emN = constante.

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Une spire capable de tourner sur un axe de rotation est placée dans le champ magnétique. De plus, les deux conducteurs formant la spire sont chacun raccordés électriquement à un demi collecteur et alimentés en courant continu via deux balais frotteurs. D'après la loi de Laplace (tout conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique est soumis à une force), les conducteurs de l'induit placés de part et d'autre de l'axe des balais (ligne neutre) sont soumis à des forces F égales mais de sens opposé en créant un couple moteur: l'induit se met à tourner! Si le système balais-collecteurs n'était pas présent (simple spire alimentée en courant continu), la spire s'arrêterait de tourner en position verticale sur un axe appelé communément "ligne neutre". Le système balais-collecteurs a pour rôle de faire commuter le sens du courant dans les deux conducteurs au passage de la ligne neutre. Le courant étant inversé, les forces motrices sur les conducteurs le sont aussi permettant ainsi de poursuivre la rotation de la spire.

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a) Schémas de principe et équations: b) Bilan des puissances Puissance absorbée (dans l'induit et dans l'inducteur): Pa = Pertes par effet joule dans l'induit: Pji = R. Ω Pertes constantes = pertes collectives: Pc = Pm + Pfer Puissance utile = puissance reçue par la charge: Moteur à excitation série L'inducteur en série avec l'induit, est traversé par le courant induit qui est un courant fort. On utilise donc un enroulement différent de celui de l'enroulement shunt qui supporte un courant faible. a) Schéma et équations Pour le démarrage il faut aussi un rhéostat de démarrage pour limiter la pointe de courant. Étude à vide L'expression de la vitesse n = ( U – Rt. I) / K. I car le flux ne peut être constant, puisqu'il varie avec le courant d'excitation qui est le même que le courant induit. On voit immédiatement que si I tend vers zéro, la vitesse n tend vers l'infini et on dira que le moteur s'emballe. Donc à vide le moteur série absorbe un faible courant I0, la vitesse prend une valeur très élevée: le moteur série ne doit jamais fonctionner à vide ou avec une faible charge.

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Dans la pratique, la spire est remplacée par un induit (rotor) de conception très complexe sur lequel sont montés des enroulements (composés d'un grand nombre de spires) raccordés à un collecteur "calé" en bout d'arbre. Dans cette configuration, l'induit peut être considéré comme un seul et même enroulement semblable à une spire unique.

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3-Mise en parallèle des TD N°2: Transformateur triphasé & marche en parallèle CHAPITRE 04:GENERALITES SUR LES MACHINES A COURANT 1-Principe 1. 1-Production d'une force électromotrice 1. 2-Redressement mécanique 2-Réalisation industrielle 2. 1-Constitution 2. 2-L'inducteur 2. 3-l'induit 3-Expression de la f. e. m 3. 1-f. m moyenne dans un brin actif 3. 2-F. m moyenne aux bornes de l'induit 4. Expression du couple électromagnétique 5-Etude de l'induit en charge 5. 1-Réaction magnétique de l'induit(R. M. I) 5. 2-Répartition du flux magnétique en charge 5. 3-Compensation de la réaction magnétique de l'induit 5. 4-Problème de commutation CHAPITRE 05: LES GENERATRICES A COURANT 1-Introduction 2-Caractéristiques usuelles 3-Génératrice à excitation séparée 3. 1-Schéma et équations de fonctionnement 3. 2-Caractéristique à vide 3. 3-Caractéristique en charge 3. 4-Caractéristique de réglage 4-Génératrice à excitation shunt 4. 1-schéma et équations de 4. 2-Problème d'amorçage 4. 3-point de fonctionnement à vide 4.

Étude en charge • Caractéristique électromécanique de la vitesse • Caractéristique électromécanique du couple • Caractéristique mécanique On peut l'obtenir à partir des deux caractéristiques précédentes Bilan des puissances: Puissance absorbée (dans l'induit et dans l'inducteur): Pa = U. I Pertes par effet joule dans l'induit: Pji = R. I² Pertes par effet joule dans l'inducteur: Pjex = rs. I² Puissance électromagnétique = puissance électrique totale: Pem = Pet = E. Ω Pertes constantes = pertes collectives: Pc = Pm + Pfer Puissance utile = puissance reçue par la charge: Moteur à excitation composée Deux montages sont possibles selon le branchement l'enroulement shunt par rapport à l'enroulement série. a) Schémas et équations b) Caractéristiques Puisqu'il y'a deux flux (flux créé par l'enroulement série et celui créé par l'enroulement shunt), on constate qu'il y'a possibilité d'avoir la somme ou la différence des deux flux. Dans le 1er cas on dit que le moteur fonctionne à flux additifs et que la vitesse croit fortement avec la charge.

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