Université A.MIRA de Bejaia Faculté : S.S.I
le 15 mai 2005
Troisième année électrotechnique : 2004-2005 Module ETL 302
I) le but de la manipulation :
La manipulation à pour but d’étudier les propriétés du moteur à courant continu à excitation separée ainsi que les différents procédés de réglage de la vitesse. II) le schéma de principe du moteur à courant continu à excitation séparée :
A
Rh
indui t
I Ia
Uex
A
inducteur A
U III) Les expressions utilisées : P2 On a : P1 P1 : puissance mécanique fournie : P2 : puissance électrique consommée :
P1 = U.I + Uex.I 2.n P2
60
.c
C : couple moteur n : vitesse de rotation [tr/mn] Uext = 220 V IV) Démonstration : U Ra .I a E On a n k k Si on inverse le sens du courant induit, c’est à dire en inversant la tension d’alimentation Uon obtient : U R a .I a (U Ra .I a n k k donc on peut inverser le sens de rotation du moteur en inversant la tension d’alimentation U ; si on inverse le sens de flux, c’est à dire on inverse le sens du courant inducteur. Soit par la règle de trois doigts , u R a .I a U R a .I a Soit par : n k k Donc on peut inverser le sens de rotation du moteur on inversant le sens du flux Φ. V) Réglage de vitesse La chute de tension (Ra.Ia), est faible devant la tension aux bornes de l’induit ; La vitesse est inversement proportionnelle au flux inducteur « Φ », donc si le moteur est alimenté sous une tension constante U, le réglage de la vitesse peut s’effectuer à l’aide d’un rhéostat d’excitation Rex en série avec le bobines inductrices Si la tension U est réglable, pour un flux inducteur Φ constant la vitesse « n » est proportionnelle à la tension U aux bornes de l’induit ( pour des valeurs faibles de termes RaIa) Pour une tension d’alimentation U constante et si le flux inducteur Φ est constant, alors la vitesse est sensiblement constante. La vitesse décroît cependant légèrement quand le couple résistant augmente, dans ce cas le courant absorbé Ia augmente, ainsi que le terme RaIa. VI) Matériels utilisés : Moteur à CC ; 3KW. Frein électromagnétique. Pupitr de réglage et de mesure. Instrument de mesure de la vitesse et de couple mécanique
Résistance d’excitation 1520 Ω/1 A. Résistance de frein 15,8 Ω/10 A Stroboscope Table Charrière Fils de connexion
IV) Manipulation : On relève les information sur la plaque signalétique portée sur le moteur. Tension nominale : 220 V. Courant nominal : 6,3 A Puissance nominale : 3000 tr / mn. Courant d’excitation : 0,69 A Classe d’isolement : t P C n 3,503 N.m On a : C n n.60 2 .n Manipulation (1) : réglage de vitesse par la tension U Le réglage se fait la en diminuant la tension U de : Un = 220 V à 0, tout en maintenant la charge et le courant d’excitation constants J = 0,65 A, et C = Cn /2. On obtient les résultats suivantes : U (V)
220
220
180
160
225
N(tr/mn) .2
1552
1410
1267
1054
1574
Ia (A)
3,3
3,2
3,15
2,25
3,2
P1
869
770
684
464
866,25
P2
284,66
258,61
232,38
193,32
288,7
0,32
0,33
0,34
0,41
0,33
Les courbes : n = f(U) ; Ia = f(U) ; = f(U) ; voir les feuilles millimétriques . Commentaire : On peut déduire que n
60.U ; (approximativement). Z
Si le flux ne varie pas (cas d’un inducteur à aimant permanant, ou d’un inducteur à courant d’excitations constant), l’équation précédente nous indique que la vitesse ne dépend que de terme U, c’est à dire il dépend seulement de la tension du source. Si on augmente ou on diminue U, la vitesse du moteur augmente ou diminue à peut prés dans les mêmes proportions ; On pratique, on eut réaliser cette aimant en alimentant l’induit du moteur à partir d’une source D.C variable, en maintenant l’excitation du l’inducteur constante. On peut même changer le sens de rotation du moteur en inversant la polarité de la tension U de la source. Manipulation (2) : réglage de la vitesse par le flux Le réglage se fait par variation du courant d’excitation « J », à l’aide du rhéostat d’excitation, et en maintenant la charge et la tension d’alimentation « U » constantes : U = 220 V = Un , C = Cn/2 = 3,503/2 On obtient les résultats suivants :
J (V)
0,65
0,60
0,55
0,45
0,40
N(tr/mn) .2
1552
1602
1658
1750
1804
Ia (A)
3,3
3,3
3,3
3,25
3,3
P1 (W)
869
858
847
814
814
P2 (W)
284,66
293,83
304,10
320,98
330,88
0,32
0,34
0,36
0,39
0,406
Les courbes : n = f (J) ; Ia =f(J) ; = f (J) ; voir les feuilles millimétriques. Commentaire : Une autre façon de faire varier la vitesse est de changer le flux, en effet si la tension U de la source est maintenue constante, le numérateur de l’expression n
60.U reste constant ; Z
Par conséquent, la vitesse de rotation « n » du moteur devient inversement proportionnelle au flux Φ. Quand le flux augmente, la vitesse diminue et vis versa Cette méthode de la variation de la vitesse est fréquemment utilisé, car elle très simple est ne requitrt qu’un rhéostat d’excitation peu- coûteux Le rhéostat est branché en série avec l’inducteur. Manipulation (3) : caractéristique de fonctionnement : En gardant la tension et le courant d’excitation constants U = 220 V ; J = 0,65 A , et on fait varier la charge de 0 jusqu’à la charge nominale qui correspond à C = Cn= 3,503 ; On obtient le tableau suivant : D (cm)
7,3
12
18
N(tr/mn) .2
1570
1562
1540
Ia (A)
3,3
4,5
6,5
P1
869
1133
1573
P2
575,9
572
564
0,66
0,5
0,13
Les graphes C = f (P2) ; n = f (P2) ; Ia = f(P2) ; P1 = f(P2) ; et = f (P2) voir les feuilles millimétriques.
