BTS ATI TP/COURS

BTS ATI
TP/COURS
MACHINE A COURANT
CONTINU
1. Constitution :
La ‘‘ machine à courant continu ’’ réduite à sa plus simple expression est constituée :
 De l'inducteur réalisé par deux bobines branchées en série et parcourues par un
courant continu (appelé courant inducteur).Ces bobines créent un champ magnétique.
Ce champ magnétique peut être aussi créé par un aimant permanent. Alors, l’amplitude du
champ est plus petite. Ce type d’inducteur est donc utilisé pour les machines de petites
puissances.
 Le champ magnétique est canalisé par le circuit magnétique constitué des noyaux
polaires, du rotor et de la carcasse.
 Le circuit de l'induit est solidaire au rotor. On réalise une spire en reliant deux
conducteurs placés dans deux encoches diamétralement opposées.
 Les extrémités de la spire sont soudées à deux lames de cuivre voisines, « les
collecteurs », solidaires de l'arbre de rotation.
Sur les lames du collecteur frottent des balais en carbone fixes connectés à un circuit
électrique extérieur à la machine.

2. Principe de fonctionnement :
Un conducteur de l’induit est parcouru par un courant et soumis à un champ magnétique. Il est
soumis à une force de Laplace .
Le sens de rotation dépend donc :
- du sens du champ magnétique,
- du sens du courant dans l’induit.
Pour inverser le sens de rotation, il faut, soit inverser le sens du courant dans l’induit, soit
inverser le sens du courant dans l’inducteur, ce qui inverse le sens du champ magnétique. On
ne doit pas inverser les deux, sinon le moteur tournerait toujours dans le même sens.
3. Force électromotrice induite et modèle équivalent de Thévenin de l’induit :
3.1 Modèle équivalent de Thévenin :
Caractéristique U = f(I) : Pour Iex = Cte = 0,5 A et pour n = 1000 tr/min :
Schéma de montage :
Attention : Il est indispensable d’alimenter l’inducteur en premier et de régler le courant
d’excitation à la valeur souhaitée avant d’alimenter progressivement l’induit . De même, pour
arrêter le moteur, on coupera d’abord l’alimentation de l’induit avant celle de l’inducteur.
Tableau de mesure :
On réalise avec le même montage, le même relevé pour n = 2000 tr/min.

Caractéristique U = f (I) pour les deux vitesses de rotation :
Caractéristique U = f(I), pour n = 2000 tr/min, pour iex = 0,3 A et pour iex = 0,5 A.
Pour iex = 0,3 A :
Pour iex = 0,5 A.
I(A)
U(V)
50
1

On trace la caractéristique U = f (I) pour les deux vitesses de rotation :
3.2 Modèle équivalent de Thévenin :
Les courbes obtenues sont en fait des droites, ne passant pas par l’origine, leurs équations sont
donc de la forme :: U = a.I+ b
On modélisera l’induit de la machine par le circuit électrique suivant :
Compléter le tableau suivant :
n
Iex
a
B
équation
R
E
1000
0,5
2000
0,5
2000
0,3
I(A)
U(V)
50
1
R
U
I
E
Ici : U = E- R.I
Par identification, on a :
b = E et a = - R

3.3 Conclusion : E à pour expression :
4. Couple électromagnétique :
La tension induite E est à l’origine du couple électromagnétique Tem :
Le couple électromagnétique est donc proportionnel au courant I pour Iex = constante.
Démonstration :
5. Caractéristiques d’une machine à courant continu : A faire enTP
Variation de Vitesse d’une machine à courant continu : n = f(U), n = (f(Iex)
Caractéristique mécanique : Tu = f(n)
5.1 Caractéristique n = f(U)
 A partir de l’écriture de la loi d’ohm dans la maille (modèle équivalent), déduire l’expression
de la vitesse en fonction de U, R, I, K et .
 Déterminer la limite de n = f(n) lorsque  tend vers 0. En déduire l’ordre d’alimentation et de
coupure des deux enroulements du moteur.
 Montrer que n = f(U) est une droite lorsque le courant d’excitation est constant. Déterminer
l’expression de l’ordonnée à l’origine et de la pente en fonction de R, I, K et .
 En déduire l’expression de Ud (tension aux bornes de l’induit qui provoque le démarrage du
moteur) en fonction de R et I. Déterminer la valeur de Ud si on considère qu’au démarrage, le
courant dans l’induit ne dépasse pas 1,2 In.(vous trouverez la valeur de In sur la plaque
signalétique du moteur).
 Réaliser un schéma de câblage..(Vous aller faire deux séries de mesures pour deux valeurs du
courant inducteur vous devez donc choisir un montage pour l’inducteur de façon à pouvoir
régler Iex.(l’alimentation de l’inducteur est une alimentation fixe).
 Relever les caractéristiques n = f(U) pour U variant de O à 200 V. (Pour Iex = IexN et Iex =
IexN/2).
 Déterminer les pentes ainsi que les ordonnées à l’origine.
 En comparant les résultats expérimentaux et les calculs préliminaires, déterminer la valeur de
K.
 Conclure.
5.2 Caractéristique n = f(Iex) à vide
 Schéma de montage :
 Mesures :
 Caractéristique :
 Conclusion :