identification des parametres d`un moteur a courant continu

IDENTIFICATION DES PARAMETRES D’UN MOTEUR
A COURANT CONTINU
But du TP : déterminer la résistance interne, la constante électromécanique, le moment d’inertie et le
couple de frottement d’un moteur associé à une génératrice.
ATTENTION, FORTES INTENSITES : UNIQUEMENT UTILISER des FILS SECURITE.
SYSTEMATIQUEMENT FAIRE VERIFIER le MONTAGE avant de METTRE SOUS TENSION.
1.
Présentation du matériel.
1.1. Banc moteur – génératrice
On utilise un groupe de 2 machines à courant continu identiques MC 1 et MC2 à aimant permanent, couplées
par un arbre de rotation. MC1 fonctionne en moteur ; MC2 en génératrice.
MC1 : moteur
alimentation
du moteur
+
MC2 :
+
-
génératrice
-
tachymètre
Le tachymètre donne la vitesse de rotation en tour/s ( c’est à dire la fréquence de rotation en Hz) lorsqu’on
branche un fréquencemètre ou un oscilloscope à ses bornes.
La vitesse angulaire de rotation est donc  = 2f.
2. Alimentation de puissance 15 V – 2,5 A.
La puissance électrique requise par le moteur est fournie par une alimentation de puissance pouvant délivrer
une tension comprise entre 0 et 15 V et un courant maximal de 2,5 A.
2. Caractéristiques électriques du moteur.
1. Montage.
 Faire le schéma du montage, avec tous les appareils de mesure : voltmètre pour mesurer la tension aux
bornes du moteur, ampèremètre pour mesurer le courant dans le moteur. Représenter le rhéostat sur la génératrice.
 Réaliser le montage. Le voltmètre et l’ampèremètre sont en position continu. La résistance du rhéostat R C
connecté à la génératrice est réglée à sa valeur maximale. Placer un fréquencemètre aux bornes du tachymètre, en position on. (led allumée)
2. Mesures.
1
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a. Etude en régime continu à  fixée : u = f ( i ).
Allumer l’alimentation de puissance. Augmenter la tension d’alimentation jusqu’à ce que la fréquence de
rotation du moteur soit de 35 Hz.
Noter la tension u aux bornes du moteur et le courant i le traversant.
Diminuer la valeur de la résistance RC. Modifier u pour que le moteur atteigne à nouveau f = 35 Hz. Noter le nouveau couple ( u , i ).
Recommencer pour 4 autres couples de valeurs, en veillant à toujours garder le même f.
u (en V)
i (en A)
 Tracer la caractéristique u = f ( i ) à  fixée du moteur.
 Que vaut la résistance électrique R de l’induit ? Comment déterminer la constante électromécanique à
partir de ces mesures ?
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b. Etude à i fixée : u = f (  ).
Replacer maintenant le curseur du rhéostat en position maximale et régler la tension d’alimentation pour
que le moteur soit traversé par un courant de 1,2 A.
Noter la tension u aux bornes du moteur et sa fréquence f de rotation.
Diminuer légèrement la résistance du rhéostat. Veiller à ce que le courant soit toujours de 1,2 A, adapter
éventuellement la tension.
Recommencer pour 4 autres couples de valeurs, en veillant à toujours garder la même intensité i.
u (en V)
f (en Hz)
 Tracer la caractéristique u = f (  ) du moteur.
 En déduire la constante de couplage électromécanique  du moteur. Comment déterminer la résistance
d’induit à partir des ces mesures ?
 Ramener à 0 la tension de puissance et éteindre l’alimentation.
c. Caractéristique électrique complète du moteur.
 Déduire de toutes ces manipulations le schéma électrique équivalent du moteur, ainsi que les valeurs numériques des caractéristiques.
3. Caractéristiques mécaniques du moteur.
1. Détermination des caractéristiques du frottement et de la tension aux bornes de la génératrice.
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a. Mesures
Débrancher le rhéostat, on fera tourner la génératrice à vide et rajouter un voltmètre supplémentaire pour
mesurer la tension U’ aux bornes de la génératrice.
Représenter le schéma du montage avec tous les appareils de mesure
Alimenter le moteur avec une tension U = 3 V.
Noter l’intensité i alimentant le moteur et la fréquence f de rotation.
En déduire le couple M développé par le moteur, attention aux unités.
Que vaut le couple résistant R dans ces conditions ?
Augmenter la valeur de U pour réaliser 5 autres mesures sans dépasser Umax = 12 V.
U (en V)
i (en A)
3
12
2
f (en Hz)
U’ (en V)
M (en N.m)
 Ramener à 0 la tension d’induit.
b. Caractéristiques de frottements
 Tracer la courbe R = f (  ).
 En déduire les caractéristiques de ce couple résistant.
c. Caractéristique de la génératrice tachymétrique
 Tracer la courbe U’ = f (  ).
 Justifier le nom « génératrice tachymétrique »
2. Mesure du moment d’inertie du banc par un essai de lâcher.
Le principe de la mesure est le suivant : le moteur tourne à la vitesse M avant que son alimentation ne soit
brusquement coupée. On enregistre alors la courbe  ( t ) à l’oscilloscope et on en déduit J à l’aide de la rela-
 (  0 )
tion J   R
obtenue pour 0 < M.
 d 


 d t   
0
 Placer un interrupteur entre le moteur et l’alimentation. Fermer cet interrupteur et alimenter le moteur
pour qu’il tourne à fréquence f0 = 25 Hz.
 Mesurer le courant i alimentant le rotor.
 En déduire le couple mécanique des forces résistantes R à la vitesse 0.
 Alimenter maintenant le moteur pour qu’il tourne à fM = 50 Hz.
 Observer à l’oscilloscope la tension aux bornes de la génératrice.
 Se placer en mode mémoire. Choisir une base de temps d’environ 100ms / div.
 Ouvrir brusquement l’interrupteur, et appuyer sur HOLD pour sauver la courbe.
 Estimer la pente de la courbe  ( t ) autour de la vitesse de rotation 0.
 En déduire une estimation de J.
Matériel :
 1 banc moteur-génératrice
 1 alimentation de puissance 15V-3 A.
 1 rhéostat de puissance 23,4 .
 3 multimètres.
 1 oscilloscope.
 1 interrupteur.
 fils de sécurité.
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