MACHINE A COURANT CONTINU

FORMATION CONTINUE – TECHNICIENS SUPERIEURS – INGENIEURS
ELECTROTECHNICIENS
MACHINES A COURANT CONTINU
Cours préparé par Bapio BAYALA
Edition 2010

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SOMMAIRE
ORGANISATION DE LA MACHINE A COURANT CONTINU
I/ GENERALITES
1. ROLE
2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
3. PARTIES PRINCIPALES
II/ DESCRIPTION
1. INDUCTEUR
2. INDUIT
3. INCONVENIENTS
III/ BILAN DES PUISSANCES
1. FONCTIONNEMENT MOTEUR / GENERATRICE
2. DESCRIPTION DES PERTES
IV/ RENDEMENT
1. MESURES
2. RENDEMENT EN GENERATRICE
3. RENDEMENT EN MOTEUR
CARACTERISTIQUES DES MACHINES A COURANT CONTINU
I/ GENERALITES
1. CARACTERISTIQUES USUELLES
2. CARACTERISTIQUES PARTICULIERES
3. CAS DE LA GENERATRICE DERIVATION
II/ TYPES DE GENERATRICES
1. MODES D’EXCITATION
2. GENERATRICE A EXCITATION INDEPENDANTE
3. GENERATRICE A EXCITATION SHUNT
4. GENERATRICE A EXCITATION SERIE
5. GENERATRICE A EXCITATION COMPOSEE
III/ TYPES DE MOTEURS
1. MOTEUR A EXCITATION INDEPENDANTE
2. MOTEUR A EXCITATION SHUNT
3. MOTEUR A EXCITATION SERIE
4. MOTEUR A EXCITATION COMPOSEE
IV/ DEMARRAGE DES MOTEURS
1. PROBLEMES DE DEMARRAGE
2. CALCUL DU RHEOSTAT DE DEMARRAGE
3. DETERMINATION GRAPHIQUE DU RHEOSTAT DE DEMARRAGE

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I/ GENERALITES
1° ROLE ET UTILISATION
Faibles puissances :industrie automobile
(essuie-glace, lève-vitre, démarreur etc.)
Moyennes puissances :engin de levage
(treuils, grues etc.)
Grandes puissances : traction électrique (train)
ORGANISATION DE LA MACHINE A COURANT CONTINU
(MOTEUR ET GENERATRICE)
MACHINE A COURANT CONTINU
REVERSIBILITE
La machine à courant continu est réversible : elle
peut fonctionner en moteur ou en génératrice
SENS DE ROTATION
Pour inverser le sens de rotation d’un moteur à C.C. ,
on change le sens du courant soit dans l’induit, soit
dans l’inducteur seulement
REGLAGE DE LA VITESSE
La vitesse d’un moteur varie en sens inverse du flux inducteur.
Lorsque la résistance du Rhex augmente, la vitesse croit
Lorsque la résistance du Rhex dimunie , le moteur ralenti
COURANT DE DEMARRAGE
Au démarrage, E=0V, d’où Id=U/r très élevée
Emploi d’un rhéostat de démarrage pour limiter le courant
Id=U/(Rd+r) :la pointe de courant est la même à vide qu’en charge

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Un conducteur parcouru par un courant I et placé
dans une induction B reçoit sur chaque élément de
longueur dl un effort dF = Idl ٨ B (effort de Laplace).
2° PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
a) Moteur
Force électromagnétique : F=BIl
Le sens est donné par les trois doigts de la main droite :
Pousse sens du champ magnétique B
Index sens de la force électromagnétique F
Majeur sens du courant I
b) Génératrice
(loi de Faraday ou loi de l’induction électromagnétique) e = B.l.v
La règle des trois doigts de la main gauche (action d’un champ sur un courant ) permet de déterminer
le sens du courant et les polarités de la FEM induite
Pousse sens du champ B ; Index sens du déplacement V ;Majeur sens du courant induit ILa
machine à courant continu est bâtie sur ces deux principes.
L’induction est créée par des pôles magnétiques bobinés et alimentés en courant continu ou par des
aimants permanents: c’est l’inducteur.
Les conducteurs sont répartis régulièrement sur un cylindre soumis à une induction radiale: c’est
l’induit. Son axe est monté sur un arbre qui est guidé en rotation.
Les courants dans l’induit changent de sens de part et d’autre de la ligne neutre de telle sorte qu’ils
produisent des efforts qui contribuent dans le même sens au couple électromagnétique.
Le collecteur est un commutateur mécanique qui inverse le sens du courant dans les conducteurs qui
franchissent la ligne neutre.
Si le conducteur placé dans l’induction B
se translate à une vitesse linéaire v il
apparaît une force électromotrice e aux
bornes de celui-ci :
e
v
B
F
B

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c) Modèle équivalent de l’induit en fonctionnement moteur
r : Résistance interne du moteur caractérisant la résistance du bobinage de l'induit.
L : Inductance interne du moteur caractérisant l'inductance du bobinage de l'induit.
NB : En régime permanent le courant qui circule dans le moteur est constant donc la chute de
tension aux bornes de l'inductance interne du moteur est nulle. LdI/dt = 0 donc U = E + rI
d) Puissance électromagnétique d’un moteur
Travail fournit par un conducteur de long l sur une distance d .
W= Fd = Bild avec ld = S , W = BIS ; avec BS = Φ alors W= ΦI
Expression de la puissance électromagnétique d’une machine bipolaire
En un tour un conducteur coupe 2Φ soit ΔΦ =2 Φ
D’où le travail fourni en un tour est W= 2Φ I/2 = ΦI ; Pour N conducteurs actifs W =N ΦI
Puissance électrique Pem = W/t avec t = 1/n (temps mis pour faire un tour)
Pem = NΦI = n NΦI Pem = n NΦI
1/n
Par comparaison avec l’expression générale Pw = UvIA d’où n NΦ est en volt
C’est la f.c.e.m E’ = n NΦ d’où P = E’ I