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Université de TOULON et du VAR Noms Prénoms :

Institut Universitaire de Technologie

Licence professionnelle Techniques de conversion des énergies renouvelables

Maitriser et Intégrer les Energies Date :

Garnero 1 MIE-TCER-TP-1b.doc

Prépa : /4

TP : /10

Rapp : : /6

Total : /20

TP N° 1 – Génératrice à courant continu

PREPARATION :

Rappeler les formules qui permettent d’obtenir, pour une génératrice à courant continu :

- La valeur de la force électromotrice à circuit ouvert E, en fonction de la constante de flux K et de la

vitesse angulaire de rotation Ω ( Φ= Na

p

2π

1K (Wb) )

- La valeur du moment du couple électromagnétique Tem en fonction de K et du courant débité Ia

- La valeur de la tension de sortie Ua en fonction de E et de la résistance interne Ra

- Le moment du couple réel Tabs absorbé par la génératrice quand on utilise une machine balance.

- Le rendement de la génératrice à pleine charge si l’on considère que les pertes par effet Joule dans

l’inducteur se calculent par PJS =UN × iexG

La plaque signalétique de la génératrice à l’essai indique :

Génératrice

Marque : LEROY-SOMER

Type : Génératrice dérivation

Vitesse : n =1 500 tr/mn

Tension : Ua = 220 V

Courant d’induit : Ia = 10 A

Courant d’inducteur : IexG = 0,6 A

Puissance utile : Pu = 2 250 W

Le courant d’excitation du moteur d’entrainement est de IexM = 0,8A

TP n°1 Génératrice à courant continu


EXPERIMENTATION :

.1°) ESSAIS A CIRCUIT OUVERT :

Il s’agit de la première approche où l’on analyse comment évolue la tension

de sortie quand la génératrice ne débite pas :

- d’une part en fonction de la fréquence de rotation, à excitation

constante,

- d’autre part en fonction du courant d’excitation, à vitesse constante.

Réaliser le montage ci-dessous puis relever et tracer sur papier

millimétré, les deux caractéristiques de réglage de la tension à

circuit ouvert.

Réglage de la vitesse de rotation

U0 = f(n) à iexG = 0,6 A et ia = 0 pour n allant de 0 à 1 800tr/mn

Protocole expérimental :

1°) Déterminer les valeurs que l’on va choisir pour n et tracer un tableau qui pourra contenir ces valeurs.

2°) Mettre en marche AL1, puis régler Rh pour que l’ampèremètre A1 indique iexm = 0,8 A

3°) Mettre en marche l’ATV, puis le régler pour que l’ampèremètre A2 indique iexG = 0,6 A

4°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique la valeur désirée puis noter la

valeur de Ua0 sur le voltmètre V1.

5°) Reprendre la mesure précédente jusqu’à ce que la vitesse atteigne 1 800tr/mn. Ensuite ramener AL2 à

zéro, puis ramener l’ATV à zéro, enfin, en dernier lieu, couper AL1.

6°) Tracer la caractéristique demandée et vérifier si tous les points relevés sont convenables. S’il y a lieu,

refaire la mesure pour les points suspects

Réglage de l’excitation

U0 = g(iexG) à n = 1 500 tr/mn et ia = 0 pour iexG allant de 0 à 0,8A


1°) Déterminer les valeurs que l’on va choisir pour iexG et tracer un tableau qui pourra contenir ces valeurs.

2°) Mettre en marche AL1, puis régler Rh pour que l’ampèremètre A1 indique iexm = 0,8A

3°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique n = 1 500 tr/mn

4°) Mettre en marche l’ATV, augmenter jusqu’au maximum prévu puis revenir à zéro ceci afin de stabiliser

le cycle d’hystérésis magnétique de la génératrice. Noter la valeur de Ua0 lorsque iexG = 0. Augmenter

le courant par l’intermédiaire de l’ATV jusqu’à ce que la première valeur prévue soit atteinte.

Inducteur

Induit

pôles auxiliaires

de commutation

(anti-parasite)

Plaques à bornes

1 2

3 4

n’

AL2 Induit

0 300 V

=

ia = 0

ua0

Rh iexG

AL1 Excit .

265 V =

Pupitre

A1

Mcc

3M

4M

Moteur d’entrainement

1M

2M

Auto transformateur variable

A.T.V. 230 V ~

+

-

Génératrice

V1

2G

1G

3G

4G

Gcc bal

iexM

A2



Attention les variations de iexG doivent être monotones. Il ne faut pas revenir en arrière pour ajuster

les valeurs, si la valeur prévue est légèrement dépassée, on note la valeur réellement atteinte.

5°) Reprendre la mesure précédente jusqu’à ce que le courant d’excitation atteigne iexG = 0,8 A.

6°) Reprendre les mesures précédentes, par valeurs décroissantes, jusqu’à zéro. Ensuite ramener AL2 à

zéro, enfin en dernier lieu couper AL1.

7°) Tracer la caractéristique demandée par valeurs croissantes et décroissantes. Vérifier si tous les

points relevés sont convenables. S’il y a lieu, refaire la mesure pour les points suspects

Commenter vos résultats. Que peut-on dire de chacune de ces deux courbes ?

2°) ESSAI EN CHARGE EN EXCITATION SEPAREE

Cet essai permet de voir comment se comporte la tension de sortie quant on fait débiter du courant à la

génératrice. On mesure également le couple mécanique subi par l’arbre.

Réaliser le montage ci-dessous puis relever et tracer sur papier millimétré, les deux caractéristiques de

tension et de couple à vitesse de rotation constante.

Pour ia allant de 0 à 10 A U = f(Ia) à et Tabs = g(Ia)


1°) Déterminer les valeurs que l’on va choisir pour ia et tracer un tableau qui pourra contenir toutes les

valeurs de l’essai. Vérifier l’équilibrage de la barre dynamométrique.


3°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique n =1 500 tr/mn.

4°) Mettre en marche l’ATV, puis le régler pour que l’ampèremètre A2 indique iexG = 0,6 A

5°) Noter la valeur de la tension U et du moment du couple Tabs, le courant étant encore nul. Mettre en

marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de ia sur l’ampèremètre A3. Relever les

valeurs de U et de Tabs. (vérifier que iex et n n’ont pas changé, corriger s’il y a lieu)

6°) Reprendre la mesure précédente jusqu’à ce que la valeur nominale du courant soit atteinte. Ensuite

ramener le plan de charge à zéro, puis l’ATV à zéro, ensuite AL2 à zéro, enfin, en dernier, couper AL1.

7°) Tracer les caractéristiques demandées et vérifier si tous les points relevés sont convenables. S’il y a

lieu, refaire la mesure pour les points suspects

iexG = 0,6 A n = 1 500tr/mn

n’

AL2 Induit

0 300 V

=

ia

u

Rh iexG

AL1 Excit .

265 V =

Pupitre

A1

Mcc

3M

4M


1M

2M

A.T.V. 230 V ~

Auto transformateur variable

+

-

Génératrice

V1

2G

1G

3G

4G

Gcc bal

A2

Tabs = P x l

P

230 V = 4 kW

Charge

Pla

n ré

sist

if

A3

Poids de la masse mobile P = 20 N

iexM



Exploitation des résultats :

Relever les caractéristiques demandées.

1°) Chute de tension, modélisation.

Mesurer la tension entre la valeur à circuit ouvert et la valeur en charge nominale. Exprimer le

résultat en pourcentage de la tension en charge.

Assimiler la courbe de la tension à une droite, en déduire la force électromotrice et la résistance

interne.

2°) Rendement

en appliquant ( )exGNabs

a

IUT

IU

×+Ω××=η déterminer la courbe de rendement ηηηη = f(Ia) pour Ia allant

de 0 à 10A. Tracer cette courbe. Commentez vos résultats.

3°) REGULATION DE TENSION

Le montage est identique au précédent, mais le but est de voir comment il faut régler l’excitation pour que

la tension de sortie en charge reste constante. On relèvera les deux courbes :

Pour ia allant de 0 à 10 A I exG = f(Ia) à et Tabs = g(Ia) Protocole expérimental :


valeurs de l’essai. Vérifier l’équilibrage de la barre dynamométrique.


3°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique n =1 500tr/mn

4°) Mettre en marche l’ATV, puis le régler pour que l’ampèremètre V1 indique Ua = 220 V

5°) Noter la valeur du courant iexG et du moment du couple Tabs, le courant étant encore nul. Mettre en

marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de ia sur l’ampèremètre A3. Augmenter L’ATV

pour que la tension Ua remonte à 220 V. Relever les valeurs de iexG et de Tabs. (vérifier que ua et n

n’ont pas changé, corriger s’il y a lieu)

6°) Reprendre la mesure précédente jusqu’à ce que le courant atteinte Ia = 10 A. Ensuite ramener le plan

de charge à zéro, puis l’ATV à zéro, ensuite AL2 à zéro, enfin, en dernier, couper AL1.



Exploitation des résultats :

Relever les caractéristiques demandées.

Pour 3 valeurs de votre choix, calculer la valeur du rendement de la génératrice.

Commentez vos résultats.

4°) ESSAI EN CHARGE EN EXCITATION DERIVATION

Afin de rendre la génératrice autonome (sans avoir besoin d’une source pour fournir IexG) on la fait

fonctionner en auto excitation.

Dans un premier temps on vérifiera l’auto-amorçage, ensuite on relèvera les deux caractéristiques de

tension et de couple à vitesse de rotation constante sans toucher au rhéostat d’excitation.

Pour ia allant de 0 à 10 A U = f(Ia) à et Tabs = g(Ia)

Ua = 220 V n = 1 500 tr/n

RH2 = cte n = 1 500tr/mn




Auto-amorçage :

On commence à RH2 réglée au maximum de résistance.

1°) Mettre en marche AL1, puis régler Rh1 pour que l’ampèremètre A1 indique iexm = 0,8 A

2°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique n =1 500tr/mn

3°) Observer sur V1 la tension U. Diminuer progressivement le rhéostat RH2 jusqu’à ce que la génératrice

s’amorce. Si la tension de la génératrice n’augmente pas quand on diminue RH2, permuter les bornes de

l’excitation (1G et 2G). Ensuite, régler le rhéostat RH2 pour que A2 indique un courant iexG = 0,6 A

lorsque la charge n’est pas branchée.

Remarque : Si l’amorçage se produit sans qu’il soit nécessaire de permuter les bornes, il est bon d’observer

quand même ce phénomène. Pour cela, il faut arrêter le moteur, permuter les bornes, et remettre en

marche. Après avoir observer, remettre l’excitation dans le bon sens.

Essai en charge :


valeurs de l’essai. Vérifier l’équilibrage de la barre dynamométrique Vérifier que RH2 soit au maximum.


3°) Mettre en marche AL2 puis la régler pour que le tachymètre indique n =1 500 tr/mn.

4°) Diminuer progressivement le rhéostat RH2 jusqu’à ce que la génératrice s’amorce, puis le régler pour

que l’ampèremètre A2 indique iexG = 0,6 A

5°) Noter la valeur de la tension U et du moment du couple Tabs, le courant étant encore nul. Mettre en

marche le plan de charge pour obtenir la première valeur de ia sur l’ampèremètre A3. Relever les

valeurs de U et de Tabs. (vérifier que n n’ont pas changé, corriger s’il y a lieu)

6°) Reprendre la mesure précédente jusqu’à ce que la valeur nominale du courant soit atteinte. Ensuite

ramener le plan de charge à zéro, ensuite AL2 à zéro, enfin, en dernier, couper AL1.



Relever les caractéristiques demandées. On utilisera les mêmes repères que ceux du § 2° pour comparer.

1°) Chute de tension

Comparer la chute de tension à celle obtenue précédemment. Commenter.

2°) Rendement

en appliquant ( )Ω××=

abs

a

T

IUη déterminer la courbe de rendement ηηηη = f(Ia) pour Ia allant

de 0 à 10A. Tracer cette courbe. Commenter vos résultats.

n’

AL2 Induit

0 300 V

=

Rh1

iexG

AL1 Excit .

265 V =

Pupitre

A1

Mcc

3M

4M


1M

2M

Génératrice

2G

1G

3G

4G

Gcc bal

A2

Tabs = P x l

P

ia

u V1 230 V = 4 kW

Charge

Pla

n ré

sist

if

Poids de la masse mobile P = 20 N

iexM

A3

Rh2

iexG

u0

Amorçage

Non Amorçage

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