Démarrage des moteurs a courant continu

COURS N° 4 : Démarrage des
moteurs à courant continu
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
DURÉE
FIN DU COURS {? heures}
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Tableau de comité de lecture
Date de lecture
14 octobre 2000
3 décembre 2001
Lecteurs
CROCHET David
Observation
Première Version
Mise à jour des données de cette page (mail + adresse)
Remarques rédacteur
Date modifications
14 octobre 2000
3 décembre 2001
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 :
Ce dossier contient :
E-Mail :
Adresse Professionnel :
[email protected]
CROCHET David
Professeur de Génie électrique
 Un dossier élève (pages 4 à 8)
Lycée Joliot CURIE
 Un dossier prof (pages 9 à 13)
Place du Pigeon Blanc
 Un transparent (page - à -)
02500 HIRSON
(Adresse valable jusq'au 30 juin 2002
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COURS N° 4
Démarrage des moteurs à courant continu
Niveau : T STI GET
Lieu : Salle de cours
Durée : ? heures
Organisation : Classe entière
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL
PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
-
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
-
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
MÉTHODE
-
Passive
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B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
COURS
N° 4
LES MOTEURS
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
Démarrage des Moteurs à
Courant Continu
Objectif :



Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Le Démarrage des Moteurs à Courant Continu
1. Principe
Le courant absorbé par un moteur à courant continu est donné par la loi d' :
U = E' + RI
R : Résistance de l'induit
E' : Force contre électromotrice
1.1. En fonctionnement normal
Le courant absorbé en fonctionnement est :
+
[]
[V]
U
In 
U  E
R
I
E'
1.2. Au démarrage
À la mise sous tension et au décollage, la
vitesse du moteur est nulle, donc la f.c.e.m. aussi.
Le courant au démarrage n'est donc plus limité que
par la valeur de la résistance d'induit (R) d'où :
In 
+
R
U
Id
R
U
R
1.3. Exemple
Soit un moteur à courant continu dont les caractéristiques principales sont les
suivantes :
Uinduit : 120 V
P = 3,6 kW
Rinduit : 0,2 
In 
P
 30 A
U
Id 
U 120

 600 A
R 0,2
1.4. Limitation du courant de démarrage
Nous venons de voir dans l'exemple que l'intensité de démarrage est de 20 In, c'est
une valeur trop importante. Pour limiter cette pointe d'intensité au démarrage, nous
insérons, en série avec l'induit du moteur, des résistances, qui permettront de limiter
cette pointe. Ces résistances sont appelées Résistances de démarrage. Grâce à ces
résistances, nous pourrons limiter le courant de démarrage (I d) entre 1,2 à 2 fois
l'intensité nominale (In).
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Id 
-
+
U
R  Rh
U
Le rhéostat de démarrage comporte, en général,
plusieurs
plots
de
façon
à
diminuer
progressivement la résistance Rh, au fur et a
mesure que la vitesse augmente.
Id
R
Rh
Exemple : si on choisit un Id de 2 In avec le moteur précédent, on obtient :
Id 
U
 60 A
R  Rh
Rh 
U
120
R 
 0,2  1,8 Ω
Id
60
2. Démarrage manuel
2.1. Schéma développé
Q1
Q1
F
Rh
M
B
Rh
M
F
A
E
L
M
B
Re
Re
F
Q1
Rh : Rhéostat de démarrage avec plot mort
Re : Rhéostat d'excitation
A : Armature mobile ou culasse
B : Bobine à minimum de courant dans
le circuit d'excitation et armature fixe.
2.2. Fonctionnement
À la mise sous tension, le circuit d'excitation est alimenté avec le maximum de
courant. En déplaçant le curseur du rhéostat de démarrage (Rd), on passe du plot mort
à la résistance maximum, en fin de démarrage Rd = 0 . La manette mobile M plaque
l'armature A sur le noyau B. En cas de coupure du circuit d'excitation (Risque
d'emballement du moteur), la manette M est ramené à zéro par un ressort et le moteur
s'arrête. On assure aussi la protection contre les risques d'emballement du moteur.
3. Démarrage semi-automatique
3.1. Moteur à excitation dérivation, deux sens de marche.
Le sens de rotation est dépendant des polarités, pour inverser le sens de rotation, il
suffit d'inverser le sens de la tension, soit dans l'induit, soit dans l'inducteur.
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+
3.1.1. Schéma de puissance.
À la fermeture de KM1, le moteur tourne
dans un sens, à la fermeture de KM2, le
moteur tourne dans l'autre sens. Dans les
deux cas, l'inducteur est alimenté sous la
même polarité par KM1 ou KM2. La
limitation du courant est effectuée par 2
résistances (R1 et R2) que l'on élimine l'un
après l'autre.
KM2
-
KM1
F
F
M
R1
R2
K1
K2
KM2
KM1
KM1
Rh
KM2
3.1.2. Schéma de commande
Au démarrage, le courant d'excitation
doit être au maximum, et les
résistances R1 et R2 doivent être en
série avec l'induit. Une temporisation
va court-circuiter les résistances R1
puis R2 au fur et a mesure du
démarrage.
1
2
3
Q
4
Q
58
59 11
F
12
S3
13
14
11
12 A1
KM2
23 S1 24
KM1
KM1
13
14
11
12 A1
KM1
23 S2 24
A1
A2
A1
K1
A2
KM1
38
KM2
3.2. Moteur à excitation série
3.2.1. Schéma de puissance
Le courant est uniquement inversé
dans l'inducteur. Le verrouillage entre
KM1 et KM2 doit être électrique et
mécanique. Si les deux contacteurs se
ferment en même temps, l'inducteur est
court-circuiter et le moteur s'emballe.
+
KM2
A2
KM2
KM2
37
38
37
A2
17
18
K2
K1
-
KM1
F
F
M
KM1
R1
R2
K1
K2
KM2
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3.2.2. Schéma de commande
1
Exemple de schéma de
commande pour un cycle de
monté descente avec deux
fins de course fch et fcb.
2
3
Q
4
Q
58
59 11
F
12
S3
13
14
23 S1 24
KM1
13
14
23 S2 24
11
12 11
12 A1
fch
KM2
KM1
11
12 11
12 A1
fcb
KM1
A1
KM1
38
KM2
A2
KM2
KM2
37
38
37
A2
17
18
K1
A2
K1
A1 A2
K2
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S.T.I. - G.E.T.
COURS
N° 4
LES MOTEURS
DOSSIER PROFESSEUR
Démarrage des Moteurs à
Courant Continu
Objectif :



Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Le Démarrage des Moteurs à Courant Continu
4. Principe
Le courant absorbé par un moteur à courant continu est donné par la loi d' :
U = E' + RI
R : Résistance de l'induit
E' : Force contre électromotrice
4.1. En fonctionnement normal
Le courant absorbée en fonctionnement est :
+
[]
[V]
U
In 
U  E
R
I
E'
4.2. Au démarrage
À la mise sous tension et au décollage, la
vitesse du moteur est nulle, donc la f.c.e.m. aussi.
Le courant au démarrage n'est donc plus limité que
par la valeur de la résistance d'induit (R) d'où :
In 
+
R
U
Id
R
U
R
4.3. Exemple
Soit un moteur à courant continu dont les caractéristiques principales sont les
suivantes :
Uinduit : 120 V
P = 3,6 kW
Rinduit : 0,2 
In 
P
 30 A
U
Id 
U 120

 600 A
R 0,2
4.4. Limitation du courant de démarrage
Nous venons de voir dans l'exemple que l'intensité de démarrage est de 20 I n, c'est
une valeur trop importante. Pour limiter cette pointe d'intensité au démarrage, nous
insérons, en série avec l'induit du moteur, des résistances, qui permettront de limiter
cette pointe. Ces résistances sont appelées Résistances de démarrage. Grâce à ces
résistances, nous pourrons limiter le courant de démarrage (Id) entre 1,2 à 2 fois
l'intensité nominale (In).
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Id 
-
+
U
R  Rh
U
Le rhéostat de démarrage comporte, en général,
plusieurs
plots
de
façon
à
diminuer
progressivement la résistance Rh, au fur et a
mesure que la vitesse augmente.
Id
R
Rh
Exemple : si on choisit un Id de 2 In avec le moteur précédent, on obtient :
Id 
U
 60 A
R  Rh
Rh 
U
120
R 
 0,2  1,8 Ω
Id
60
5. Démarrage manuel
5.1. Schéma développé
Q1
Q1
F
Rh
M
B
Rh
M
F
A
E
L
M
B
Re
Re
F
Q1
Rh : Rhéostat de démarrage avec plot mort
Re : Rhéostat d'excitation
A : Armature mobile ou culasse
B : Bobine à minimum de courant dans
le circuit d'excitation et armature fixe.
5.2. Fonctionnement
À la mise sous tension, le circuit d'excitation est alimenté avec le maximum de
courant. En déplaçant le curseur du rhéostat de démarrage (Rd), on passe du plot mort
à la résistance maximum, en fin de démarrage Rd = 0 . La manette mobile M plaque
l'armature A sur le noyau B. En cas de coupure du circuit d'excitation (Risque
d'emballement du moteur), la manette M est ramené à zéro par un ressort et le moteur
s'arrête. On assure aussi la protection contre les risques d'emballement du moteur.
6. Démarrage semi-automatique
6.1. Moteur à excitation dérivation, deux sens de marche.
Le sens de rotation est dépendant des polarités, pour inverser le sens de rotation, il
suffit d'inverser le sens de la tension, soit dans l'induit, soit dans l'inducteur.
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+
6.1.1. Schéma de puissance.
À la fermeture de KM1, le moteur tourne
dans un sens, à la fermeture de KM2, le
moteur tourne dans l'autre sens. Dans les
deux cas, l'inducteur est alimenté sous la
même polarité par KM1 ou KM2. La
limitation du courant est effectuée par 2
résistances (R1 et R2) que l'on élimine l'un
après l'autre.
KM2
-
KM1
F
F
M
R1
R2
K1
K2
KM2
KM1
KM1
Rh
KM2
6.1.2. Schéma de commande
Au démarrage, le courant d'excitation
doit être au maximum, et les
résistances R1 et R2 doivent être en
série avec l'induit. Une temporisation
va court-circuiter les résistances R1
puis R2 au fur et a mesure du
démarrage.
1
2
3
Q
4
Q
58
59 11
F
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S3
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12 A1
KM2
23 S1 24
KM1
KM1
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12 A1
KM1
23 S2 24
A1
A2
A1
K1
A2
KM1
38
KM2
6.2. Moteur à excitation série
6.2.1. Schéma de puissance
Le courant est uniquement inversé
dans l'inducteur. Le verrouillage entre
KM1 et KM2 doit être électrique et
mécanique. Si les deux contacteurs se
ferment en même temps, l'inducteur est
court-circuiter et le moteur s'emballe.
+
KM2
A2
KM2
KM2
37
38
37
A2
17
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K2
K1
-
KM1
F
F
M
KM1
R1
R2
K1
K2
KM2
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6.2.2. Schéma de commande
1
Exemple de schéma de
commande pour un cycle de
monté descente avec deux
fins de course fch et fcb.
2
3
Q
4
Q
58
59 11
F
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KM1
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12 11
12 A1
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