TP N° 08 : Le Moteur à courant continu DÉROULEMENT DE LA SÉANCE TITRE ACTIVITÉS PROF ACTIVITÉS ÉLÈVES MOYEN DURÉE - Fin du T.P. { 4 heures} Page 1 sur 13 Tableau de comité de lecture Date de lecture 13 décembre 2003 Lecteurs CROCHET David Observation Première écriture et réaménagements mineurs Remarques rédacteur Date modifications 13 décembre 2003 Quote of my life : Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie. Et la vôtre ? Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante : E-Mail : Ce dossier contient : Adresse Professionnel : [email protected] Professeur de Génie électrique Lycée Jean GUEHENNO • Un dossier élève (pages 4 à -) Rue pierre Huet • Un dossier prof (pages - à - ) 61105 FLERS • Un dossier ressource (page - à -) (Adresse valable jusqu'au 30/06/2004) • Un transparent (page - ) Page 2 sur 13 TP N° 08 Le moteur à courant continu Niveau : Tale BEP ELEC Lieu : Salle de mesure Durée : 4 heures Organisation : groupe ½ classe, travail par binôme LIAISON AU RÉFÉRENTIEL • PRÉ-REQUIS Les élèves doivent être capables : OBJECTIFS Les élèves devront être capables de : NIVEAU D'APPRENTISSAGE - Apprendre à (savoir intégré) Apprendre à (savoir actif) MÉTHODE - Active Page 3 sur 13 EP3 – MESURES ET ESSAIS B.E.P. ELEC MESURES ET ESSAIS DOSSIER PÉDAGOGIQUE TP N° 08 Le moteur a courant continu Objectif : - Étudier le fonctionnement d'un moteur a courant continu - Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance - Matériel : - 1 Moteur à coruant continu - 1 voltmètre - 1 ampèremètre - 1 centrale de mesures mécaniques Documents : - Formulaire - Cours de techno-schéma - Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 4 sur 13 TP 8 - Étude du moteur a courant continu 1. But Le moteur a courant continu sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur a courant continu et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation triphasée 3 Récepteurs couplés en étoile sur un réseau 230/400 V AC, 50 Hz. Les caractéristiques des récepteurs : - Récept. 1 (Entre Ph. 1 et neutre) : Une bobine R1 = 10 Ω - L1 = 0,2 H - Récept. 2 (Entre Ph. 2 et neutre) : Un résistor R2 = 50 Ω - Récept. 3 (Entre Ph. 3 et neutre) : Un condensateur C = 100µF 2.1. Dessiner le schéma de ce montage 2.2. Déterminer l'impédance (Z) et le facteur de puissance (cos ϕ) de chaque récepteur N.B. : cos ϕ = R Z 2.3. Calculer le courant (I) qui circule dans chaque phase 2.4. Déterminer la puissance active totale perdu par effet joule (Pj) dans les récepteurs 2.5. Tracer les vecteurs de Fresnel des 3 tensions et des 3 courants N.B. : les 3 tensions sont déphasées de 120° 3. Partie théorique : Rhéostat et résistance de protection Rh Rp R Un inducteur de machine à courant continu possède une résistance de valeur R = 183 Ω, son intensité nominale est In = 1,2 A. On dispose d'une source d'alimentation de 240 V. On souhaite rendre variable l'intensité dans cet inducteur entre 0,4 et 0,8 A. 3.1. Calculer la valeur de la résistance de protection Rp permettant de limiter l'intensité dans le circuit à Imax = 0,8 A (lorsque le réhostat Rh est à zéro) Page 5 sur 13 3.2. Calculer la résistance du rhéostat Rh permettant d'ajuster l'intensité à Imin = 0,4 A 4. Partie théorique : le quadripôle R1 Les caractéristiques de la diode Zéner Vz = 12 V Is Ie Ue Us R2 Les caractéristiques de la source Ue = 20 V Autres caractéristiques : R1 = 20 Ω R2 = 40 Ω Iz 4.1. Indiquer la valeur de la tension Us 4.2. Calculer la valeur du courant Is 4.3. Calculer la tension aux bornes de la résistance R1 4.4. Calculer la valeur du courant Ie 4.5. Calculer la valeur du courant Iz 5. Partie pratique : Moteur a courant continu, n = f (U) 5.1. Le moteur à courant continu est composé de deux enroulements comme sous le schéma ci-dessous. Indiquer comment mesurer les différents contrôles de mesures d'isolement 1 3 M 2 5.2. Effectuer les mesures et reporter les résultats sous formes de tableau et indiquer si les mesures d'isolement sont correcte Page 6 sur 13 5.3. On désire relevé la caractéristique n = f (U) Effectuer différents points de mesures sur brouillon que vous reportez sur votre compte rendu sous forme de tableau A A Rhéostat de protection 0 – 240 V DC 8A induit V M inducteur 220 V DC 2A 5.4. Effectuer la courbe n = f (U) et concluez sur sa forme 5.5. Ressortir une équation de la forme n = k U de la courbe en indiquant l'unité de k Page 7 sur 13 EP3 – MESURES ET ESSAIS B.E.P. ELEC MESURES ET ESSAIS DOSSIER PROFESSEUR TP N° 08 Le moteur a courant continu Objectif : - Étudier le fonctionnement d'un moteur a courant continu - Effectuer des mesures électriques de tension courant et puissance - Matériel : - 1 Moteur à coruant continu - 1 voltmètre - 1 ampèremètre - 1 centrale de mesures mécaniques Documents : - Formulaire - Cours de techno-schéma - Cours de mesures et essais Secteur : Salle de mesure et d'essais Durée : 4 heures Nom, Prénom : Classe, Groupe : Page 8 sur 13 TP 8 - Étude du moteur a courant continu 1. But Le moteur a courant continu sera étudié sur plusieurs T.P.. Nous allons voir les caractéristiques du moteur a courant continu et de son comportement en fonction de sa charge. 2. Partie Théorique : Installation triphasée 3 Récepteurs couplés en étoile sur un réseau 230/400 V AC, 50 Hz. Les caractéristiques des récepteurs : - Récept. 1 (Entre Ph. 1 et neutre) : Une bobine R1 = 10 Ω - L1 = 0,2 H - Récept. 2 (Entre Ph. 2 et neutre) : Un résistor R2 = 50 Ω - Récept. 3 (Entre Ph. 3 et neutre) : Un condensateur C = 100µF 2.1. Dessiner le schéma de ce montage L1 L2 L3 10 Ω 50 Ω 100 µF 0,2 H N 2.2. Déterminer l'impédance (Z) et le facteur de puissance (cos ϕ) de chaque récepteur N.B. : cos ϕ = R Z Z1 = R12 + (L1ω)2 = 10² + (0,2 × 2π × 50 )2 Z1 = 100 + 3950 = 63,6 Z1 = 63,6 Ω Z2 = R2 = 50 Z2 = 50 Ω 1 1 = = 31,8 Z3 = -6 Cω 100.10 × 2 × π × 50 Z3 = 31,8 Ω cos ϕ1 = R 10 = = 0,157 63,6 Z cos ϕ1 = 0,157 cos ϕ2 = R 50 = =1 Z 50 cos ϕ2 = 1 cos ϕ3 = R 0 = =0 Z 31,8 cos ϕ3 = 0 Page 9 sur 13 2.3. Calculer le courant (I) qui circule dans chaque phase I1 = 230 U = = 3,62 Z1 63,6 I2 = I1 = 3,62 A U 230 = = 4,6 Z2 50 I2 = 4,6 A I3 = 230 U = = 7,23 Z3 31,8 I3 = 7,23 A 2.4. Déterminer la puissance active totale perdu par effet joule (Pj) dans les récepteurs Pj = R1.I1² + R2.I2² = 10 × 3,62² + 50 × 4,6² = 1,19.103 Pj = 1,19 kW 2.5. Tracer les vecteurs de Fresnel des 3 tensions et des 3 courants N.B. : les 3 tensions sont déphasées de 120° V3 + V1 I1 I3 I2 V2 Page 10 sur 13 3. Partie théorique : Rhéostat et résistance de protection Rh Un inducteur de machine à courant continu possède une résistance de valeur R = 183 Ω, son intensité nominale est In = 1,2 A. On dispose d'une source d'alimentation de 240 V. Rp R On souhaite rendre variable l'intensité dans cet inducteur entre 0,4 et 0,8 A. 3.1. Calculer la valeur de la résistance de protection Rp permettant de limiter l'intensité dans le circuit à Imax = 0,8 A (lorsque le réhostat Rh est à zéro) U =Σ RI = (Rh + Rp + R)I Î Rp = Rp = U – R – Rh I 240 – 183 – 0 = 300 – 183 = 117 0,8 Rp = 117 Ω 3.2. Calculer la résistance du rhéostat Rh permettant d'ajuster l'intensité à Imin = 0,4 A U =Σ RI = (Rh + Rp + R)I Î Rh = Rh = U – R – Rp I 240 – 183 – 117 = 600 – 183 – 117 0,4 Rh = 300 Ω 4. Partie théorique : le quadripôle R1 Les caractéristiques de la diode Zéner Vz = 12 V Is Ie Ue R2 Us Les caractéristiques de la source Ue = 20 V Autres caractéristiques : R1 = 20 Ω R2 = 40 Ω Iz 4.1. Indiquer la valeur de la tension Us Us = Vz = 12 Us = 12 V Page 11 sur 13 4.2. Calculer la valeur du courant Is Is = Us 12 = = 300.10-3 R2 40 Is = 300 mA 4.3. Calculer la tension aux bornes de la résistance R1 UR1 = Ue – Us = 20 – 12 = 8 UR1 = 8 V 4.4. Calculer la valeur du courant Ie Ie = U R1 R1 = 8 = 400.10-3 20 Ie = 400 mA 4.5. Calculer la valeur du courant Iz Iz = Ie – Is = 400.10-3 – 300.10-3 = 100.10-3 Iz = 100 mA 5. Partie pratique : Moteur a courant continu, n = f (U) 5.1. Le moteur à courant continu est composé de deux enroulements comme sous le schéma ci-dessous. Indiquer comment mesurer les différents contrôles de mesures d'isolement 1 3 M 2 5.2. Effectuer les mesures et reporter les résultats sous formes de tableau et indiquer si les mesures d'isolement sont correcte 5.3. On désire relevé la caractéristique n = f (U) Effectuer différents points de mesures sur brouillon que vous reportez sur votre compte rendu sous forme de tableau Page 12 sur 13 A A Rhéostat de protection 0 – 240 V DC 8A induit V M inducteur 220 V DC 2A 5.4. Effectuer la courbe n = f (U) et concluez sur sa forme 5.5. Ressortir une équation de la forme n = k U de la courbe en indiquant l'unité de k Page 13 sur 13