identification des parametres d`un moteur a courant continu

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IDENTIFICATION DES PARAMETRES D’UN MOTEUR
A COURANT CONTINU
But du TP : déterminer la résistance interne, la constante électromécanique, le moment d’inertie et le
couple de frottement d’un moteur associé à une génératrice.
ATTENTION, FORTES INTENSITES : UNIQUEMENT UTILISER des FILS SECURITE.
SYSTEMATIQUEMENT FAIRE VERIFIER le MONTAGE avant de METTRE SOUS TENSION.
1. Présentation du matériel.
1.1. Banc moteur – génératrice
On utilise un groupe de 2 machines à courant continu identiques MC1 et MC2 à aimant permanent, couplées
par un arbre de rotation. MC1 fonctionne en moteur ; MC2 en génératrice.
Le tachymètre donne la vitesse de rotation en tour/s ( c’est à dire la fréquence de rotation en Hz) lorsqu’on
branche un fréquencemètre ou un oscilloscope à ses bornes.
La vitesse angulaire de rotation est donc  = 2f.
2. Alimentation de puissance 15 V – 2,5 A.
La puissance électrique requise par le moteur est fournie par une alimentation de puissance pouvant délivrer
une tension comprise entre 0 et 15 V et un courant maximal de 2,5 A.
2. Caractéristiques électriques du moteur.
1. Montage.
 Faire le schéma du montage, avec tous les appareils de mesure : voltmètre pour mesurer la tension aux
bornes du moteur, ampèremètre pour mesurer le courant dans le moteur. Représenter le rhéostat sur la gé-
nératrice.
 Réaliser le montage. Le voltmètre et l’ampèremètre sont en position continu. La résistance du rhéostat RC
connecté à la génératrice est réglée à sa valeur maximale. Placer un fréquencemètre aux bornes du tachy-
mètre, en position on. (led allumée)
2. Mesures.
+ -
+ -
MC1 : moteur
MC2 : génératrice
tachymètre
alimentation
du moteur

2
a. Etude en régime continu à  fixée : u = f ( i ).
 Allumer l’alimentation de puissance. Augmenter la tension d’alimentation jusqu’à ce que la fréquence de
rotation du moteur soit de 35 Hz.
 Noter la tension u aux bornes du moteur et le courant i le traversant.
 Diminuer la valeur de la résistance RC. Modifier u pour que le moteur atteigne à nouveau f = 35 Hz. No-
ter le nouveau couple ( u , i ).
 Recommencer pour 4 autres couples de valeurs, en veillant à toujours garder le même f.
u (en V)
i (en A)
 Tracer la caractéristique u = f ( i ) à  fixée du moteur.
 Que vaut la résistance électrique R de l’induit ? Comment déterminer la constante électromécanique à
partir de ces mesures ?
b. Etude à i fixée : u = f (  ).
 Replacer maintenant le curseur du rhéostat en position maximale et régler la tension d’alimentation pour
que le moteur soit traversé par un courant de 1,2 A.
 Noter la tension u aux bornes du moteur et sa fréquence f de rotation.
 Diminuer légèrement la résistance du rhéostat. Veiller à ce que le courant soit toujours de 1,2 A, adapter
éventuellement la tension.
 Recommencer pour 4 autres couples de valeurs, en veillant à toujours garder la même intensité i.
u (en V)
f (en Hz)
 Tracer la caractéristique u = f (  ) du moteur.
 En déduire la constante de couplage électromécanique  du moteur. Comment déterminer la résistance
d’induit à partir des ces mesures ?
 Ramener à 0 la tension de puissance et éteindre l’alimentation.
c. Caractéristique électrique complète du moteur.
 Déduire de toutes ces manipulations le schéma électrique équivalent du moteur, ainsi que les valeurs nu-
mériques des caractéristiques.
3. Caractéristiques mécaniques du moteur.
1. Détermination des caractéristiques du frottement et de la tension aux bornes de la génératrice.
a. Mesures
 Débrancher le rhéostat, on fera tourner la génératrice à vide et rajouter un voltmètre supplémentaire pour
mesurer la tension U’ aux bornes de la génératrice.
 Représenter le schéma du montage avec tous les appareils de mesure
 Alimenter le moteur avec une tension U = 3 V.
 Noter l’intensité i alimentant le moteur et la fréquence f de rotation.
 En déduire le couple M développé par le moteur, attention aux unités.
 Que vaut le couple résistant R dans ces conditions ?
 Augmenter la valeur de U pour réaliser 5 autres mesures sans dépasser Umax = 12 V.
U (en V)
3
12
i (en A)

3
f (en Hz)
U’ (en V)
M (en N.m)
 Ramener à 0 la tension d’induit.
b. Caractéristiques de frottements
 Tracer la courbe R = f (  ).
 En déduire les caractéristiques de ce couple résistant.
c. Caractéristique de la génératrice tachymétrique
 Tracer la courbe U’ = f (  ).
 Justifier le nom « génératrice tachymétrique »
2. Mesure du moment d’inertie du banc par un essai de lâcher.
Le principe de la mesure est le suivant : le moteur tourne à la vitesse M avant que son alimentation ne soit
brusquement coupée. On enregistre alors la courbe  ( t ) à l’oscilloscope et on en déduit J à l’aide de la rela-
tion
0
)( 0
td
d
JR
obtenue pour 0 < M.
 Placer un interrupteur entre le moteur et l’alimentation. Fermer cet interrupteur et alimenter le moteur
pour qu’il tourne à fréquence f0 = 25 Hz.
 Mesurer le courant i alimentant le rotor.
 En déduire le couple mécanique des forces résistantes R à la vitesse 0.
 Alimenter maintenant le moteur pour qu’il tourne à fM = 50 Hz.
 Observer à l’oscilloscope la tension aux bornes de la génératrice.
 Se placer en mode mémoire. Choisir une base de temps d’environ 100ms / div.
 Ouvrir brusquement l’interrupteur, et appuyer sur HOLD pour sauver la courbe.
 Estimer la pente de la courbe  ( t ) autour de la vitesse de rotation 0.
 En déduire une estimation de J.
Matériel :
 1 banc moteur-génératrice
 1 alimentation de puissance 15V-3 A.
 1 rhéostat de puissance 23,4 .
 3 multimètres.
 1 oscilloscope.
 1 interrupteur.
 fils de sécurité.