Diaporama sur la machine à courant continu
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Toute incompatibilité des clauses ci-dessus avec des dispositions ou contraintes légales, contractuelles ou judiciaires implique une limitation correspondante du droit de lecture, utilisation ou redistribution verbatim ou modifiée du document. http://bat8.inria.fr/~lang/licence/ La machine à courant continu La machine à courant continu Principes de fonctionnement Forces de Laplace df = idlB Lorsque i et B sont perpendiculaires, par construction dans les machines électriques : f=ixlxB f.é.m. induite Flux magnétique à travers une spire B N S B Flux maximum = 90° (par exemple) B B B Flux nul = 0° Pour une spire : = max sin(t) e= d dt e = max cos(t) Pour chaque conducteur de la spire : max cos(t) ec = 2 Disposons n conducteurs à la périphérie de l’induit. Soit A le conducteur pris pour origine et B un conducteur quelconque. Pour le conducteur B : max cos(t + ) ec = 2 f.é.m. maximale N S d dt max f.é.m. minimale ligne neutre N d dt min S Les conducteurs sont regroupés pour : Obtenir une f.é.m. plus importante Facile à recueillir par des contacts glissants (balais) On met les conducteurs en série. Si le nombre de conducteurs est très grand : dans un angle d n dn = 2 d f.é.m. induite dans ces conducteurs en série : n de = 2 max cos(t+) d n d X ec() = 2 2 f.é.m. totale : + n e= 2 max 2 n e= 2 + max [ sin(t+) ] 2 - cos(t+) d - = 2N e = n N max cos(t) Pour recueillir la f.é.m., on dispose de deux solutions : Machines synchrones : 2 bagues recueillent une tension alternative Machines à courant continu : un collecteur recueille une tension continue E = nN Règle des trois doigts de la main gauche déplacement courant induit champ Règle des trois doigts de la main droite force courant champ Principes de fonctionnement Force de Laplace Le collecteur permet d’inverser la force de Laplace à chaque demi tour. F.é.m. produite par la machine que l’on entraîne. Constitution 1 4’ 2 3’ 2’ 3 1’ 4 Le rotor avec son collecteur Le rotor Le stator Pôle inducteur Pôle de commutation Bobines de compensation 4 bobines de commutation Bobines de compensation 4 pôles inducteur Les portes balais L’origine du mot ’’balais’’: Machines complètes Moteur cc de laminoir fourni en 1915, modernisé en 1955 et toujours en service. Moteur cc de laminoir couple max : 2500kNm à 50 tr/min, 1950 Moyeu soudé de l’induit Équations générales f.é.m. à vide 1 4’ 2 N 3’ 2’ 3 1’ 4 S Conducteur 2’ mouvement B Règle des trois doigts de la main gauche déplacement courant induit champ Conducteur 2’ mouvement B Conducteur 2’ + I induit B Conducteur 2’ + Conducteur 2 B I induit mouvement Conducteur 2 Ligne neutre 1 4’ 2 3’ N 3 2’ 1’ 4 S B + B 4’ 1 2 3’ 2’ 3 1’ 4’ 1 3’ 2’ 2 3 t 1’ 4 4 B’ B’ - B + B 3’ 4’ 1 2’ 1’ 2 4 3’ 4’ 2’ 1’ 1 2 t+t 3 4 3 B’ B’ - B + B 2’ 3’ 4’ 1’ 4 1 3 2’ 3’ 1’ 4 4’ 1 t+2t 2 3 2 B’ B’ - B + B 1’ 2’ 3’ 4 4’ 3 2 1’ 2’ 4 3 3’ 4’ t+3t 1 2 1 B’ B’ - B + B 4 1’ 2’ 3 3’ 2 1 4 1’ 3 2 2’ 3’ t+4t 4’ 1 4’ B’ B’ - B + B 3 4 1’ 2 2’ 1 4’ 3 4 2 1 1’ 2’ t+5t 3’ 4’ 3’ B’ B’ - E t 0 t Représentation plane « développée » du rotor 3’ 2’ 4’ 1’ 1 4 3 2 2 B 4 1’ 2’ 3’ 4’ 1 2 3 4 1 3’ 2 2’ 3 t 4’ 1’ B’ B + - B’ Connexions à l’avant du rotor 4’ 1 2 3’ N 3 2’ 1’ 4 S Connexions à l’arrière du rotor 4’ 1 2 3’ N 3 2’ 1’ 4 S Induit = rotor collecteur 1 2 3 4 Formule générale de la f.é.m. E=nN Si l’inducteur comporte 2p pôles : NpN Si il y a 2.a voies pour le courant entre les balais : n n a D’où la formule générale : p n N (Ie) E= a p, n, a, sont des paramètres fixés par construction. On pourra écrire : E = k N (Ie) Caractéristiques à vide V A Ie moteur N0 Caractéristiques à vide E saturation E(N0,Ie) Fonction linéaire E = k’.N0.Ie Er Ie Étude en charge Couple électromagnétique + Fe I N N S Fe - Ce= Fe x r Modèle de la machine en régime permanent I E U R Ie L’inductance des enroulements n’a pas d’effet : lorsque I = cte, e = d dt = 0 P = U.I = (E + R.I).I = E.I + R.I2 I Pe = E.I = Ce. = Ce.2.N E R U E.I Ce = 2.N k I.(I ) Ce = e 2 La machine à courant continu est soit : une f.é.m. = génératrice + + récepteur I moteur entraînant la mcc soit une f.c.é.m. = moteur + I + générateur Réaction magnétique de l’induit Lignes de champ dues à l’inducteur + N S - + N Courant dans les spires - S Lignes de champ dues au rotor + N S - Lignes de champ dues au rotor + N Brotor S - Déformation du champ résultant + N S - Déformation du champ résultant, donc : Décalage de la ligne neutre Saturation de certaines cornes de l’inducteur réduction du flux par pôle Au total : réduction du flux embrassé par le bobinage. Comment vaincre la réaction magnétique d’induit Il faut compenser la machine. + N S - + N S - Les différents modes d’excitation de la machine à courant continu Machine à excitation séparée : U Ie Machine à excitation dérivée : Iinduit U Ie Machine à excitation série : Ie = Iinduit U Machine à excitation composée : Inducteur série U Inducteur parallèle Ie Rendement de la machine à courant continu PFER induit U.Ie U.(I+Ie) E.I Ce. U.I R.I2 CU. Pméca Les quadrants de fonctionnement N 2 1 vitesse vitesse couple couple moteur AV freinage marche AV moteur AR freinage marche AR C 3 vitesse couple 4 vitesse couple Exemple : Montée = marche AV vitesse couple Quadrant 1 Descente = marche AR vitesse couple Quadrant 4 Mise en œuvre des moteurs Caractéristique mécanique C’est la courbe C = f(N) C excitation séparée Nvide N C excitation séparée treuil ou grue Nvide N C point de fonctionnement Nvide N C N N Caractéristique mécanique de pompe C Nvide N Caractéristique mécanique de ventilateur C Nvide N Caractéristique mécanique de concasseur C Nvide N That’s all folks !
