Résultats du TP MCC

Résultats du TP MCC
1) Etude à vide
U I(mA) E=U-RI F n(tr/min)
0 0 0 0 0
2 10 1,76 287 239,17
3 11,98 2,71 444,76 370,63
4 13,1 3,68 601 500,83
5 14,5 4,64 760 633,33
6 15,7 5,62 920 766,67
7 17 6,58 1068 890
8 18,06 7,56 1232 1026,67
9 19,2 8,53 1386 1155
10 20,2 9,51 1546 1288,33
11 20,9 10,49 1707 1422,5
12 21,6 11,47 1864 1553,33
13 22,9 12,44 2025 1687,5
14 23,6 13,42 2180 1816,67
15 24,3 14,4 2340 1950
16 25 15,39 2493 2077,5
17 25,6 16,37 2658 2215
18 26,3 17,36 2814 2345
19 26,6 18,35 2980 2483,33
20 27 19,34 3150 2625
21 27,1 20,34 3293 2744,17
22 27 21,34 3481 2900,83
23 26,8 22,34 3643 3035,83
24 26,5 23,35 3803 3169,17
27 26,3 26,36 4293 3577,5
On remarque que la vitesse est pratiquement
proportionnelle à la tension d'alimentation
du moteur.
Pour augmenter la vitesse du moteur, il
faut augmenter la tension d'alimentation
de ce dernier.
1
0 5 10 15 20 25 30
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
n=f(U)
U(V)
n(tr/min)

Cette seconde courbe montre la f.c.e.m. E=U-RI est pratiquement égale à U puisqu'à vide, le courant I
reste faible. E est proportionnel à la vitesse de rotation du moteur puisqu'on obtient une droite passant
par l'origine.
La force contre-électromotrice (f.c.e.m.) E du moteur à courant continu (MCC) est égale à la force
électromotrice (f.e.m.) qu'il délivrerait si on le faisait tourner à la même vitesse en l'utilisant en
génératrice (GCC).
Nous avons pu observer que plus la génératrice tourne vite, plus l'ampoule branchée à ses bornes brille
fort. C'est normal, car la f.e.m. E est proportionnelle à la vitesse de la génératrice et le voltage augmente
avec la vitesse.
On remarque sur cette courbe que le courant I n'est pas du tout proportionnel à la vitesse. En effet, dans le
cas du moteur, la f.c.e.m. E augmente avec la vitesse et s'oppose de plus en plus au passage du courant.
U=ERI
donc
RI =U−E
et
I=U−E
R
On observe un plateau de l'ordre de 27mA atteint par I qui reste constant et ne dépend plus de la vitesse
donc de la tension d'alimentation du moteur dès qu'on a atteint une certaine vitesse (2000 tr/min).
2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
E=f(n) et U=f(n)
E=U-RI
U
Régression linéaire, E=U-RI
Régression linéaire, U
n(tr/min)
U(V) et E(V)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
5
10
15
20
25
30
I en mA = f(n en tr/min)
n(tr/min)
I en mA

2) Etude en charge
U1(V) I1(mA) U2(V) I2(mA) f(Hz) n(tr/min) P1(W) P2(W) PJ1
(W)
PJ2
(W)
PC
(W)
Pu
(W)
Êta
moteur
Êta
génér
atrice
Tu(N.m)
24 24 23,5 0 3800 3166,67 0,58 0 0,01 0 0,28 0,28 0,49 0 8,47E-04
23,9 47,6 22,4 22,8 3703 3085,83 1,14 0,51 0,06 0,01 0,28 0,8 0,71 0,64 2,48E-03
24 50 22,3 25,3 3696 3080 1,2 0,56 0,06 0,02 0,28 0,86 0,72 0,66 2,66E-03
23,9 60,3 21,7 35,6 3654 3045 1,44 0,77 0,09 0,03 0,27 1,08 0,75 0,72 3,38E-03
23,9 70,2 21,3 45,3 3607 3005,83 1,68 0,96 0,12 0,05 0,27 1,29 0,77 0,75 4,09E-03
23,9 80,2 20,8 55 3571 2975,83 1,92 1,14 0,16 0,07 0,27 1,49 0,78 0,77 4,78E-03
23,9 90,5 20,3 64,2 3536 2946,67 2,16 1,3 0,2 0,1 0,28 1,68 0,78 0,77 5,45E-03
23,9 100 19,9 73,2 3499 2915,83 2,39 1,46 0,25 0,13 0,28 1,87 0,78 0,78 6,11E-03
23,9 110,4 19,3 82,7 3445 2870,83 2,64 1,6 0,3 0,17 0,29 2,05 0,78 0,78 6,82E-03
23,9 120,8 18,8 92,9 3400 2833,33 2,89 1,75 0,36 0,21 0,29 2,24 0,78 0,78 7,56E-03
23,9 130,2 18,3 102 3360 2800 3,11 1,87 0,42 0,25 0,29 2,41 0,77 0,77 8,22E-03
23,8 141 17,9 113 3343 2785,83 3,36 2,02 0,49 0,31 0,27 2,6 0,78 0,78 8,92E-03
23,8 150 17,4 122 3275 2729,17 3,57 2,12 0,55 0,36 0,27 2,75 0,77 0,77 9,63E-03
23,8 180,9 15,84 151,6 3145 2620,83 4,31 2,4 0,8 0,56 0,27 3,23 0,75 0,74 1,18E-02
23,7 202,7 14,73 173,3 3073 2560,83 4,8 2,55 1,01 0,74 0,25 3,54 0,74 0,72 1,32E-02
23,7 220,7 13,74 190,8 3007 2505,83 5,23 2,62 1,19 0,89 0,26 3,78 0,72 0,69 1,44E-02
23,7 249,7 12,28 219,5 2864 2386,67 5,92 2,7 1,53 1,18 0,26 4,13 0,7 0,65 1,65E-02
23,6 270 11,15 240 2755 2295,83 6,37 2,68 1,79 1,41 0,25 4,34 0,68 0,62 1,80E-02
23,6 304 9,3 274,2 2628 2190 7,17 2,55 2,26 1,84 0,26 4,65 0,65 0,55 2,03E-02
23,5 350 6,74 320,4 2434 2028,33 8,23 2,16 3 2,52 0,27 4,95 0,6 0,44 2,33E-02
23,4 407,8 3,38 379,6 2115 1762,5 9,54 1,28 4,07 3,53 0,33 5,14 0,54 0,25 2,79E-02
23,3 450 0,83 422 1964 1636,67 10,49 0,35 4,96 4,36 0,4 5,12 0,49 0,07 2,99E-02
23,4 452,3 0,51 425,3 1900 1583,33 10,58 0,21 5,01 4,43 0,46 5,11 0,48 0,04 3,08E-02
23,3 454,5 0,19 425,6 1880 1566,67 10,59 0,08 5,06 4,44 0,51 5,02 0,47 0,02 3,06E-02
3
0 100 200 300 400 500
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
Couple utile en fonction du courant
I1(mA)
Tu(Nm)

La courbe donnant le couple utile en fonction du courant est une droite passant pratiquement par l'origine.
Si on néglige le couple de pertes Tp, on rpeut dire que Tu est proportionnel au courant I.
Tem = Tu + Tp = KI mais si Tp négligeable devant Tu, alors Tu ≈ KI.
Cela signifie que plus le couple utile développé par le moteur est grand plus le courant absorbé par le
moteur est fort.
En d'autres termes, le courant est au moteur électrique ce que le carburant est au moteur thermique, plus
le moteur force, plus il consomme du carburant, donc du courant pour le MCC, sachant que le générateur
l'alimentant a une tension constante.
Il faudra retenir que la tension U et le courant I ont un rôle indépendant et distinct :
- Le changement de tension sert à faire varier la vitesse ;
- Le changement de courant sert à faire varier le couple utile développé par le moteur ;
La tension est commandée par l'utilisateur alors que le courant est absorbé par le moteur en fonction
de ses besoins (de l'effort à fournir).
La caractéristique mécanique du moteur montre que plus le moteur force, plus la vitesse diminue, mais
dans une proportion relativement faible. La courbe obtenue est une droite ne passant pas par l'origine
et de fort coefficient directeur négatif.
Si on change U, on obtiendra une droite parallèle à la précédente mais translatée vers la droite
(grandes vitesses) quand U augmente et vers la gauche (petites vitesses) quand U diminue.
La courbe qui suit montre les puissances en fonction du couple utile.
–quand Tu augmente, la puissance absorbée P1 augmente presque proportionnellement car P = UI et U
est constant et I proportionnel à Tu ;
–par contre, Pu augmente, mais pas du tout proportionnelement à Tu, elle augmente de moins en moins
vite ;
–cela est dû aux pertes joule qui augmentent très considérablement, car elles sont proportionnelles au
carré du cournat, lui même proportionnel au couple utile ;
–par contre, les pertes constantes sont bien à peu près constantes car elles sont dues aux frottements
mécaniques et aux pertes fer qui ne dépendent que de la vitesse de rotation, qui ne varie que peu ;
–Lorsque le couple utile est faible, Pc>PJ, ce sont les pertes constantes qui l'emportent et les pertes
joule sont négligeables devant les pertes constantes. Comme Pu est petit, Pc peut être supérieur à Pu et
le rendement du moteur est très faible.
4
0 1000 2000 3000 4000
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
Caractéristique mécanique du MCC
n(tr/min)
Tu(Nm)

–Lorsque Tu est grand, les pertes joule sont très grandes car le courant est fort, du coup les pertes
constantes sont négligeables devant les pertes fer. Au fur et à mesure que Tu augmente, PJ peut
devenir supérieur à Pu et le rendement redevient très faible ;
–Au régime nominal, Pc ≈ PJ et ces pertes sont faibles devant Pu, C'est là que le rendement est le
meilleur. C'est à ce régime qu'il faut utiliser le moteur.
Ce schéma donne une zone de vitesses pour lesquelles, à 24V, le rendement est maximal. Cela correspond
bien à ce que nous donne le constructeur :
–Tension nominale : 24V
–Vitesse à vide : 3200 tr/min
–Vitesse en charge nominale : 2800 tr/min
5
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Puissances et rendement en fonction de Tu
P1(W)
Pu
PJ1
PC
10 êta
Régression linéaire, P1(W)
Régression linéaire, PC
Tu(N.m)
Puissances (W) et rendement
1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
Rendement en fonction de n(tr/min)
Régime nominal
Régime nominal
Vitesse nominale
Vitesse à vide