Séquence 10 sciences cours Tle Bac Pro TC/T8 - maths

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Séquence :
10
Classe :
Tle Bac Pro
Question clef :
Domaine :
Magnétisme
I)
Sujet :
Fonctionnement d’un ascenseur
Thématique :
Les Transports
Pourquoi les ascenseurs ont-ils une charge maximale de personnes?
Module :
Connaissance :
T8
Moteur à courant continu
Présentation
a) Généralités
La machine à courant continu est un convertisseur d'énergie, totalement réversible, elle peut
fonctionner soit en moteur, convertissant de l'énergie électrique en énergie mécanique, soit en
génératrice, convertissant de l'énergie mécanique en énergie électrique. Dans les deux cas un champ
magnétique est nécessaire aux différentes conversions. Cette machine est donc un convertisseur
électromécanique.
Champ magnétique
T.
Champ magnétique
Mécanique
Electrique
T.
I
I
Electrique
U
U
Mécanique
Pméca=
Pélec=
T.
U.I
Fonctionnement en génératrice
Pélec=
Pméca=
U.I
T.
Fonctionnement
en moteur
 L'énergie mécanique se caractérise par un couple de moment T associé à une vitesse
angulaire, le produit de ces deux grandeurs définit la puissance mécanique :
Pméca = T.
Pméca
T

Puissance mécanique en watts [W]
Moment du couple mécanique en newton-mètres [Nm]
La vitesse angulaire en radians par seconde [rad.s-1]
 L'énergie électrique est évaluée par un courant continu I et une tension continue U, la
puissance électrique sera le produit de ces deux grandeurs :
Pélec = U.I
Type : Cours
Pélec
U
I
Puissance électrique en watts [W]
La tension en volts [V]
L’intensité du courant en ampères [A]
Energie absorbée
Fonctionnement
Energie fournie
Electrique
Moteur
Mécanique
Mécanique
Génératrice
Electrique
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Séquence :
10
Classe :
Tle Bac Pro
Question clef :
Domaine :
Magnétisme
b)
Sujet :
Fonctionnement d’un ascenseur
Thématique :
Les Transports
Pourquoi les ascenseurs ont-ils une charge maximale de personnes?
Module :
Connaissance :
T8
Moteur à courant continu
Description
 Vue d'ensemble :
La machine à courant continue comporte les parties principales suivantes :
- Une partie fixe appelée STATOR qui aura le rôle d'inducteur.
- Une partie mobile appelée ROTOR qui aura le rôle d'induit.
- Une liaison rotor - éléments extérieurs à la machine appelée COLLECTEUR.
 L'inducteur :
Il est formé soit d'aimants permanents en ferrite soit de bobines placées autour des noyaux
polaires. Lorsque les bobines sont parcourues par un courant continu, elles créent un champ
magnétique dans le circuit magnétique de la machine notamment dans l'entrefer, espace
séparant la partie fixe et la partie mobile, où se situent les conducteurs.
 L'induit :
Le noyau d'induit est en fer pour canaliser les lignes de champ, les conducteurs sont logés
dans des encoches sur le rotor, deux conducteurs forment une spire.
 Collecteur et balais :
Le collecteur est un ensemble de lames de cuivre isolées, disposées sur l’extrémité du rotor,
les balais portés par le stator frottent sur le collecteur.
Inducteur
Induit
Entrefer
Conducteurs
Collecteur
Balais
Conducteur dans
Son encoche
Vue du Moteur à courant continu
Type : Cours
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Séquence :
10
Classe :
Tle Bac Pro
Question clef :
Domaine :
Magnétisme
II)
Sujet :
Fonctionnement d’un ascenseur
Thématique :
Les Transports
Pourquoi les ascenseurs ont-ils une charge maximale de personnes?
Module :
Connaissance :
T8
Moteur à courant continu
Fonctionnement en moteur
a) Fonctionnement en charge
 L’inducteur est alimenté comme précédemment par une source de tension continue
réglable permettant d’adapter le courant d’excitation IEX.
 L’induit du moteur est alimenté par une seconde source de tension continue, il entraîne
une charge mécanique à la fréquence de rotation n.
I
Iex
U
Tu
M
Uex
n
Inducteur
Charge
Mécanique
Induit
Fonctionnement d’un moteur en charge
Le moteur absorbe une puissance électrique et restitue une puissance mécanique, combinaison
du moment du couple utile et de la fréquence de rotation.
b) Loi d’Ohm
L'induit du moteur peut être remplacé par son modèle équivalent :
I
Induit
U
R
Inducteur non
représenté
Tu
U La tension aux bornes de l’induit
E La fem du moteur
E
n
Type : Cours
R La résistance totale de l'induit
I L’intensité du courant dans l’induit
n La fréquence de rotation du rotor
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Séquence :
10
Classe :
Tle Bac Pro
Question clef :
Domaine :
Magnétisme
Sujet :
Fonctionnement d’un ascenseur
Thématique :
Les Transports
Pourquoi les ascenseurs ont-ils une charge maximale de personnes?
Module :
Connaissance :
T8
Moteur à courant continu
Modèle équivalent de l'induit du moteur
La loi d’Ohm de l’induit se déduit facilement de son modèle équivalent :
U = E + R.I
La tension aux bornes de l’induit en volts [V]
La f.e.m du moteur en volts [V]
La résistance de l’induit en ohms []
L’intensité du courant dans l’induit en ampères [A]
U
E
R
I
c) Relations fondamentales du moteur à courant continu
Si l’intensité du courant d’excitation Iex reste constant
E
n
K1
E = K1.n
La f.e.m en volts [V]
La fréquence de rotation en tours par seconde [tr.s-1]
Coefficient de proportionnalité entre E et n en [V/tr.s-1]
La f.e.m E est proportionnelle à la fréquence de rotation n.
Tem = K2.I
Tem
I
K2
Le moment du couple électromagnétique en newton-mètres [Nm]
L’intensité du courant dans l’induit en ampères [A]
K
Coefficient de proportionnalité entre Tem et I ; K2 = 1
2π
Le moment du couple Tem est proportionnel à l’intensité du courant I.
De la même manière :
E = K’.
E

K’
La f.e.m en volts [V]
La vitesse angulaire en radians par seconde [rad.s-1]
Coefficient de proportionnalité entre E et  en [V/rad.s-1]
La f.e.m E est proportionnelle à la vitesse angulaire .
Nous pouvons donc conclure en disant que la fréquence de rotation dépend de la tension
appliquée aux bornes de l’induit du moteur à flux constant et que le moment du couple
électromagnétique donne l’intensité du courant dans l’induit. Par extension sachant que
Tem = Tu + Tp, nous dirons que la charge mécanique TR, égale à Tu en régime permanent,
fixe l’intensité du courant dans l’induit.
Type : Cours
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