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Zitiervorschau

Laboratoire génie électrique 4Stech

Résumé du cours : moteur à courant continu et hacheur

Moteur à excitation séparée

Moteur à aimant permanent

Symbole

Symbole

+

+

i

U = E’ + R.I

I

+

M

u

Loi d’Ohm et schéma équivalent de l’induit :

+

I

Page 1/4

M

U

I

U

R -

inducteur

inducteur

induit

E’ = n . N . Φ

U

-

E

induit

’

avec :

-

’

induit

E : f.c.é.m. induite en Volts « V » n : fréquence de rotation en « tr / s » N : nombre de conducteurs actifs sur l’induit Φ : flux inducteurs sous un pôle en Webers « Wb » Bilan des puissances

Peu = Pem = E’.I = Tem.

Pai = u.i

Pa = PaI + Pai

PaI = U.I

Moteur à électro-aimant PU = TU.

PCte = TP. 2

PJi = PJex = u.i 2 = r.i

PJI = R.I

Moteur à aimant permanent Peu = Pem = E’.I = Tem.

Pa = U.I 2 = E’.I + R.I

PU = TU.

PCte = TP. 2

PJI = R.I

Couple électromagnétique unité en (N.m)

n .N . .I Peu E . I      '

Tem =

Or la fréquence de rotation n( tr/s ) et la vitesse angulaire  ( rad / s ) sont reliées par la relation   2. .n d’où :

Tem =

n .N . .I 2. .n



Moment du couple utile : TU Moment du couple des pertes : TP Pertes constantes : PCte = UI0 – RI02 = E’0.I0 A vide, la puissance utile : PU = 0 Rendement :

η

N . .I 2.

Le couple utile . unité en (N.m)

Tu =

Moment du couple moteur : Tem = TU + TP

Pu Pa

Moteur à excitation constante  le courant d’excitation i = Cte  le flux  = Cte

Peu  Pc Pu   2. .n

n 2 E' 2  n1 E' 1

Prof : Borchani hichem et Hammami mourad

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Comment mesurer la résistance de l’induit ? 1ére méthode : Ohm-mètre

2éme méthode : Volt-ampéremétrique à rotor bloqué et à tension réduite Rotor bloqué n=0 E’ =0 U= RI

A Tension réduite

M

V

U I

R

Rotor bloqué

Caractéristiques d’un moteur à courant continu :  Caractéristique de vitesse

n = f( I ) à U = cte et iex = cte

 Caractéristique de couple

Tu = f( I ) à U = cte et iex = cte

 Caractéristique mécanique

Tu = f( n ) à U = cte et iex = cte

1- Caractéristique de vitesse :

E' E'  nN  n  N

n

Vitesse à vide

or E'  U  RI

U - RI U R   I N N N U R n   I  a  bI N N

n0

n

Courant à vide

a

U N

b

R N

I0

I (A)

T(mN) Tem

C’est l’équation d’une droite affine de pente négative 2- Caractéristique de couple :

Tem 

Pem E' I nN N   I  I Ω Ω 2πn 2

Tem  K  I

avec K 

Tu

 Tem 

N I 2

N 2

Tp I(A)

I0

Courant à vide

C’est l’équation d’une droite linéaire de pente positive K

Tu= Tem - Tp Pour la caractéristique Tu=f(I) C’est une droite affine de même pente K et d’ordonné à l’origine -Tp

Tu 

N  I  Tp 2

T(Nm)

3- Caractéristique mécanique : à partir des deux caractéristiques précédentes

R U U N N I  n  I    n N N N R R

I

U R n  I T N N U N  n R R

N N U N N U ( N )2 Tu   I  Tp  (   n )  Tp  (  Tp )  n 2 2 R R 2R 2R C’est l’équation d’une droite affine de pente négative Prof : Borchani hichem et Hammami mourad

Te

Tu

Tr

m

P n

n Point de fonctionnement c’est l’intersection des deux caractéristiques Tu=f(n) et Tr=f(n) www.seriestech.com

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Variation de la vitesse par action sur la tension U à flux constant par hacheur série :

C’est quoi un hacheur ? E (fixe)

u (réglable)

M

Hacheur Un hacheur est un convertisseur : tension continue fixe E – tension continue réglable u. Il est composé d’un interrupteur électronique unidirectionnel H (transistor ou thyristor) fermé pendant un intervalle de temps t1 = αT, et ouvert pendant le reste de la période T. Une diode de roue libre D permet la protection du transistor ou du thyristor. iM

iH

u (V) E

H M

iD

E D

u

L

t1

T

Fermé

Interrupteur H iH

iM

iH

H

H M

E

iD

u

M

E D

L

L

iD = iM iH=0

iH = iM iD=0

Le rapport cyclique :  =

Bobine de lissage

t1 T

La valeur moyenne de la tension aux bornes du moteur est = umoy 0   1

u

H est ouvert

H est fermé

 

Fermé

Ouvert

uH iM

t (ms)

donc

0  Umoy  E

donc

= 

0  n  nn

La valeur moyenne de la tension de sortie est variable de 0 à E suivant la valeur de  et par suite la vitesse du moteur varie entre 0 et la vitesse nominale.

La valeur moyenne du courant absorbé par l’induit : = iMmoy 

I M max  I Mmin 2

Comment on peut diminuer l’ondulation du courant ? Deux solutions : 1ére solution : en ajoutant en série avec l’induit une bobine dite bobine de lissage 2ére solution : en augmentant la fréquence de hachage fH Prof : Borchani hichem et Hammami mourad

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u (V) E t (ms) 0

t1

T

uH (V) E

t (ms)

iM (A) iMMax iMmin 0

t1

T

t (ms)

i (A) iM H

Max

iM

min

t (ms)

i (A) iM D

Max

iM

min

t (ms)

Exemple de hacheur série VCE

iC

I

T iB

E

Commande

Source de tension

uD

D

M

u

Le transistor est commandé périodiquement. La période de hachage est TH . Nous appellerons rapport cyclique le rapport suivant :

iD

Hacheur

Moteur

=

Temps de saturation du transistor TH

iB T

T

T

0   1

avec T

1

Transistor parfait en commutation

t

0

 TH

TH

E

C iC

u

iB

E 0

VCE

D

D  TH

D t

D TH

Transistor saturé : iB ≠0 ; le transistor est équivalent à un interrupteur fermé

VCE =0 i

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B

Transistor bloqué : iB = 0 ; le transistor est équivalent à un interrupteur ouvert

VCE www.seriestech.com