Fascicule Machine électrique 2022 GSI (1)

Ministère de l’Enseignement Supérieur
et de la Recherche Scientifique
Université de Carthage
École Nationale d’Ingénieurs
de Carthage
Département Génie Electrique
Fascicule de travaux partiques
Machines électriques 1
1ére année Ingénieurs
Génie des Systèmes Infotroniques
Réalisé par
Monia BOUZID : Maître de conférences
Année universitaire 2021-2022

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Liste des travaux pratiques
TP1 : Moteur à courant continu à excitation indépendante.
.
TP2 : Génératrice à courant continu à excitation indépendante.
TP3 : Commande du moteur à courant continu à excitation
indépendante par un hacheur série.
TP4 : Transformateur monophasé.

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TP N°1
Moteur à courant continu à excitation
indépendante
Objectif
Ce TP a pour but d’étudier le fonctionnement à vide et en charge de la Machine à Courant
Continu (MCC) à excitation indépendante.
Notions de base
1. Principe de fonctionnement
La machine à courant continu est un convertisseur électromécanique rotatif permettant la
conversion bidirectionnelle d'énergie comme le montre la figure 1. Donc la machine à courant
continu peut fonctionner en tant que moteur quand elle convertie l’énergie électrique en
énergie mécanique et en tant qu’une génératrice quand elle convertie l’énergie mécanique en
énergie électrique.
Figure 1 : Modes de fonctionnement de la machine à courant continu
2. Constitution
La machine à courant continu est constituée de :
- Un stator ou l’inducteur (figure 2): est la partie fixe qui est composée par le circuit
magnétique. Le circuit magnétique est constitué d'une structure ferromagnétique qui
canalise le flux magnétique, créé par une source de champ magnétique : aimant
permanent ou électroaimant. Le circuit magnétique du stator crée le champ
magnétique B appelé « champ inducteur ». L'inducteur magnétise le moteur en créant
un flux magnétique dans l'entrefer. L'entrefer est l'espace entre les pôles du stator et le
rotor. Le pôle inducteur est feuilleté pour réduire le plus possible les pertes fer qui
sont les pertes par courant de Foucault et les pertes par hystérésis.

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Figure 2. Stator de la machine à courant continu
- Un rotor ou induit (figure 3) : C'est la partie tournante de la machine. Dans les
encoches sont logés des conducteurs parcourus par des courants soumis au champ
magnétique ce qui engendre une force produisant un couple.
Figure 3. Rotor de la machine à courant continu
Les conducteurs du rotor sont connectés à un collecteur qui est formé par un ensemble de
lames de cuivre isolées latéralement les unes des autres et disposées suivant un cylindre à
l’extrèmité du rotor. Deux balais, sous forme de contacts glissants, solidaires au stator sont
utilisés pour assurer le contact entre le circuit extérieur et les conducteurs du rotor comme
l’illustre la figure 4.
Figure 4. Collecteur d’une machine à courant continu

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3. Force électromotrice (f.é.m.)
En se basant sur la loi de Faraday, le mouvement d’une bobine dans un champ magnétique
donne naissance d’une force électromotrice (f.é.m.) à ses bornes. Sur ce principe, la machine à
courant continu est le siège d’une f.é.m. E exprimée comme suit :
E k. . 
Avec
c
1p
k . .N
2a
D’où
E' k'.
k' k.
p : Nombre de paires de pôles,
a : Nombre de paires de voies d’enroulement,
N : Nombre de conducteurs,
Ф: Flux maximum à travers les spires (en Webers-Wb),
Ω : Vitesse de rotation (en rad.s-1).
Si de plus la machine fonctionne à flux constant, l’expression de la f.é.m. devient :
E' k'.
k' k.
4. Couple et puissance électromagnétique
D’après le principe de conservation de l’énergie, la puissance électromagnétique développée
par le couple électromagnétique peut s’écrire comme suit:
em em
P C . E.I  
Le couple électromagnétique développé par une MCC s’exprime alors :
em E.I k. . .I
C k. .I
em
C k. .I
k est la même constante que dans la formule de la f.é.m.
Si de plus la machine fonctionne à flux constant :
em
C k'.
k' k.
5. Modèle de la MCC à excitation indépendante
En régime permanent, le circuit d’un moteur à courant continu à excitation indépendante est
équivalent à un stator et un rotor comme le montre la figure 5.