V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 1 sur 6

Chapitre 5 – MACHINE A COURANT CONTINU

I - COUPE TRANSVERSALE D’UNE MACHINE A COURANT CONTINU

L’ensemble de la partie fixe constitue le stator

L’ensemble de la partie mobile constitue le rotor Dans une machine à courant continu, le stator supporte le bobinage inducteur créant le champ magnétique dans la machine. Le rotor supporte un bobinage qui est le siège de phénomènes d’induction électromagnétique, on l’appelle donc également l’induit.

U

V

I

j

1

2

a

b

Culasse

Socle

Cornes

polaires

Bobinage

Inducteur

Conducteur d’une spire vue en

coupe

balai

Collecteur

(2 demi-

bagues)

V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 2 sur 6

II - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT EN MOTEUR

Les conducteurs de l’induit placés dans un champ magnétique sont soumis à une force de Laplace engendrant la rotation du rotor. On dispose ainsi d’un couple moteur utile sur l’arbre du moteur. Les conducteurs de l’induit en rotation coupent le flux, il apparaît donc à leurs extrémités une fem induite s’opposant par ses effets à la cause qui lui donne naissance : la fem induite a donc un sens qui tend à diminuer le courant I

U

V

I

j

a

b

1

2

Alim extérieure

Alim extérieure

de forte puissance

U

V

I

j

1

2

a

b

Alim extérieure

Alim extérieure

de forte puissance

S

N

B F

V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 3 sur 6

III - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT EN GENERATRICE

Les conducteurs de l’induit sont entraînés dans une rotation par un dispositif extérieur. Chaque conducteur coupe le flux magnétique. Il apparaît donc à ses bornes une fem induite. Entre les deux bornes de l’induit, on obtient donc une tension U égale à la fem induite totale (somme des fem de chaque conducteur) diminuée des chutes de tension dans la résistance de ce bobinage. La fem tend par ses effets à s’opposer à la cause qui lui donne naissance : lorsque le circuit rotorique est fermé, le courant induit I qui circule provoque l’apparition de force de Laplace sur les conducteurs de l’induits qui tendent à s’opposer à la rotation : un couple résistant d’autant plus intense que I est grand apparaît donc.

U

V

j

1

2

a

b

Alim extérieure

tension

obtenue

B Fr

U

V

I

j

a

b

2

Alim extérieure

tension

obtenue

1

V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 4 sur 6

E = K j Ω

IV – SCHEMA ELECTRIQUE EQUIVALENT

MOTEUR DYNAMO Inducteur induit Inducteur induit

V = rj + l dj/dt V = rj + l dj/dt U = E + RI + L dI/dt U = E - RI + L dI/dt V - BILAN DES PUISSANCES MISES EN JEU (moteur)

VI – FEM INDUITE La fem induite dans une machine à courant continu est proportionnelle :

- au flux inducteur - à la vitesse de rotation

Le flux inducteur est lui-même proportionnel au courant inducteur si l’on néglige la

saturation des matériaux ferromagnétiques : φ = k’j

On écrira donc E = k φ Ω = k k’ j Ω =>

E

r

l

j

V

R

L U

I

r

l

j

V

E

R

L U

I

UI

Vj

rj2

RI2

Puissance

électromagnétique

EI

pertes

fer pertes

mécanique

Pu puissance

mécanique utile

V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 5 sur 6

VII – EQUATIONS MECANIQUES (moteur)

Couple électromagnétique : C = EI / Ω

Couple de pertes : Cp = pmec / Ω + pfer /Ω Equation Mécanique : La somme des moments des couples par rapport à l’axe de rotation est égale au produit du moment d’inertie par rapport à ce même axe par l’accélération angulaire. VIII – COURBES CARACTERISTIQUES (moteur)

1°/ Excitation Séparée

EI/Ω - Cp = J dΩ/dt

I

Ω

Iv

Ω = [ U – RI ] / (Kj)

Cu

I

Cu = C - Cp

C = E I / Ω

E = KjΩ => C = Kj I <=> C = Kc I

La constante Kc est appelée coefficient de

couple.

Ω

Cu C = Kc I et I = (U – E ) / R

Donc C = Kc ( U – Kc Ω ) /R

Attention au démarrage : E = 0 => Id = U/R >> I nominale => démarrer progressivement.

V. Chollet - CoursMCC-04.doc - 12/01/2009 Page 6 sur 6

2°/ Excitation Série

L

Le moteur série est autorégulateur de puissance : quand Tu augmente, la vitesse

diminue de telle sorte que Pu = Tu Ω reste constante.

Ω

I

Ω = ( U – RI ) / KI

= U / KI - R/K => hyperbolle.

Attention au démarrage : E = 0 => Id = U/R >> I nominale => démarrer progressivement.

Cu

I

C = EI / Ω

E = KI Ω

Donc C = K I2 => parabolle

Ω

Cu Déduite des courbes précédentes,

On retient que Cu varie à peu près en 1/Ω

Attention : Emballement à vide, ne pas

découpler une moteur série de sa charge

mécanique