Présentation

Centre Régional des Métiers de l’Education et de la Formation
Casablanca - Settat
Construction des machines électriques
Présenté par :
Encadré par:
M. DEROUECH Yassine
Prof: H. LOTFI
Soutenu le : 09/10/2018
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• Cycle d'hystérésis
• Pertes magnétiques
Calcul des pertes magnétiques
• Matériaux magnétiques doux
• Matériaux magnétiques durs
PLAN
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1. Contexte Général
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 Lorsqu’un matériau magnétique a été soumis plusieurs fois à un champ magnétique
intense et changeant de sens périodiquement, sa courbe d’aimantation se stabilise en un
cycle d’hystérésis
Cycle d'hystérésis
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1. Contexte Général
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 Saturation d’un matériau ferromagnétique: Dès que l’intensité H de l’excitation
magnétique dépasse HSat (intensité de saturation) en valeur absolue, l’intensité B de
l’induction magnétique ne croît plus : le matériau est saturé.
 Induction rémanente: Si on supprime le champ magnétique (H = 0), il subsiste une
induction magnétique non nulle, appelée induction rémanente (Br). Cette propriété est
utilisée pour fabriquer les aimants permanents et les supports d’enregistrements
magnétiques (Effet mémoire).
 Désaimantation d’un matériau ferromagnétique: Pour annuler l’induction rémanente, il
faut appliquer une excitation opposée, dite excitation coercitive (HC). Mais sa
suppression, ré-aimante le matériau dans l’autre sens. La seule solution consiste à
parcourir plusieurs fois le cycle d’hystérésis, en diminuant progressivement l’intensité H,
jusqu’à l’annuler (tête d’effacement des magnétoscopes et magnétophones).
 Question: pourquoi les aimants sont réalisés avec des matériaux magnétiques durs & non
pas avec matériaux magnétiques doux (le fer par exemple)?
 la désaimantation nécessite de fortes excitations magnétiques pour les premiers. Tandis
que les derniers possèdent des cycles d’hystérésis étroits : la désaimantation s’effectue
assez facilement.
Cycle d'hystérésis
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1. Contexte Général
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 En générale les matériaux magnétique se sont des alliages avec un procédés thermique
bien déterminé, On peut élargir le cycle d’hysteresis par la trempe, obtenue par le
refroidissement rapide du matériau. On peut réduire la surface du cycle en procédant à
un recuit; obtenu par un chauffage suivi d’un refroidissement lent.
Cycle d'hystérésis
1. Contexte Général
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 Le parcours du cycle d’hystérésis se traduit par des pertes énergétiques, (aimantation dans un
sens puis dans l’autre)
 A chaque cycle complet il se produit une perte d’énergie. La perte est due au “frottement” des
domaines magnétiques lorsqu’ils changent de sens. La quantité d’énergie dissipée par mètre
cube est égale à la surface du cycle d’hystérésis.
 On démontre qu’un échantillon de matériau magnétique soumis à une variation d’induction tel
qu’il décrit un cycle d’hystérésis complet absorbe une énergie égale à l’aire du cycle multiplié
par le volume de l’échantillon : Energie =A.V. Donc, si le cycle est décrit f fois par seconde les
pertes d’énergie par seconde c.à.d la puissance dissipée est égale à : PH = f.A.V L’aire du cycle
η
étant proportionnel à Bmax , où η constante voisine de 2; on aura :
Pertes magnétiques
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1. Contexte Général
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 Le courant alternatif engendre un flux alternatif dans le matériau, ce flux crée dans la matière
des courants induits qui s’opposent à la variation du flux magnétique « loi Lenz-Faraday »
appelés courants de Foucault provoquant un échauffement « effet Joule »
 on démontre aussi que Pf est proportionnelle au carré de la fréquence, au carré de l’induction
maximale, au carré de l’épaisseur et au volume :
 on voit, donc, l’intérêt à diviser la masse du circuit magnétique de telle sorte que les lignes de
champ suivent les tôles sans passer de l’une à l’autre. Les circuits sont dits feuilletés, ils sont
réalisés par empilement de tôles de 0.5mm isolées par un vernis.
Pertes magnétiques
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1. Contexte Général
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 Machines à courant continu : À vitesse constante, les pertes mécaniques et les pertes fer sont
constantes, Les pertes sont groupées sous le nom de pertes collectives, soit Pc = Pf + Pm, À
vide, on mesure:
 Machines synchrones:
 À vide, avec Ie nominal, on mesure:
 À vide, avec Ie = 0, on mesure:
Calcul des pertes magnétiques
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1. Contexte Général
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 Machines asynchrones: L’essai à vide permet de déterminer :
 La caractéristique Pa0 = f(V1^2) est sensiblement une droite qui coupe l'axe des ordonnés à
pertes mécaniques (Pméc), cependant, on ne peut descendre au dessous du quart de V1n
sinon la vitesse commencerait à diminuer sensiblement et les pertes mécaniques
changeraient.
 Sur un moteur à rotor bobiné tournant sous V1n, on mesure d'abord P10, ensuite on ouvre le
rotor et on mesure la puissance absorbée P10 ′ avant que le moteur perdre la vitesse: (sinon
les pertes fer seront les pertes fer stator + rotor)
 Le rotor est entraîné au synchronisme par un moteur auxiliaire,
on alimente le stator en triphasé sous , la puissance absorbée
correspond aux pertes fer.
Calcul des pertes magnétiques
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1. Contexte Général
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Les matériaux magnétiques se classent en deux grandes familles :
• matériaux magnétiques ″doux″ ;
• matériaux magnétiques ″durs″
Les premiers sont facilement aimantés et présentent des pertes par hystérésis faibles.
Parmi ces matériaux doux (utilisés dans la construction des transformateurs et des machines tournantes),
on trouve :
-les tôles siliciées utilisées dans les circuits traversées par un flux alternatif (3 à 4% de silicium) ;
-fonte grise utilisée dans la confection des jantes rotoriques dans les alternateurs et la réalisation
des couronnes statoriques des machines à courant continu ;
-l’acier forgé...
Matériaux magnétiques doux
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Les matériaux magnétiques durs :
nécessitent un champ élevé pour être aimantés. Mais une fois ce champ appliqué, s’acquiert
une aimantation rémanente, permanente et durable. Cette propriété permet de réaliser des aimants
permanents utilisés comme inducteurs de machines synchrones ou de machines à courant continu à faible puissance.
Matériaux magnétiques durs