Moteur à courant continu I Présentation

I Présentation 1
1 Caractéristiques nominales 1
2 Caractéristique de la génératrice tachymétrique 1
3 Précaution 1
II Mesure de la résistance d’induit 2
III Essais à vide 2
1 Mesure de la constante de flux 2
2 Réglage de la vitesse à vide 4
3 Détermination des pertes fer et des pertes mécaniques 5
IV Essai en charge 7
TP Conversion de puissance – 4
Moteur à courant continu
I Présentation
Le ban d’étude est constitué :
• d’un moteur à courant continu. L’inducteur est le stator
de la machine, l’induit est le rotor.
• une génératrice synchrone tachymétrique qui permet de
mesurer la vitesse de rotation
• d’une génératrice à courant continu. Cette génératrice est
identique au moteur.
Les arbres de ces trois éléments sont reliés : ils tournent à la
même vitesse angulaire.
GSTM
Moteur
Inducteur Induit
G
Génératrice
Induit Inducteur
1 Caractéristiques nominales
Relever les caractéristiques nominales du moteur indiquées sur la plaque signalétique :
Inducteur 𝐼 =
Induit 𝑈= 𝐼= 𝑛=
2 Caractéristique de la génératrice tachymétrique
La génératrice comporte 𝑛= 12 paires de pôles. On note Ωsa vitesse de rotation et 𝑓la fréquence de la tension à ses
bornes : 𝑓 = 𝑛
Ω
2𝜋
On note 𝑛la vitesse de rotation exprimée en tours/min. : 𝑛 = Ω
2𝜋 ∗ 60
Donc 𝑛 = 60
𝑛
𝑓 = 5𝑓
La mesure de la fréquence 𝑓de la tension aux bornes de la génératrice tachymétrique permet donc de connaître la vitesse
de rotation 𝑛du moteur.
3 Précaution
• Le démarrage de la machine doit s’eectuer sous tension réduite :
1. La tension aux bornes de l’induit étant nulle, on règle l’intensité dans l’inducteur à la valeur voulue.
2. On augmente progressivement la valeur de la tension aux bornes de l’induit.
• Ne pas brancher ou débrancher de ls lorsque les générateurs délivrent des tensions.
• La vitesse de rotation ne doit pas dépasser 1, 5 fois la vitesse nominale.

2/7 Moteur à courant continu
II Mesure de la résistance d’induit
Montage 1 : Mesure de la résistance d’induit
GSTM
Moteur
Inducteur Induit
G
Génératrice
Induit Inducteur
V
𝑈
A𝐼
âL’alimentation de l’induit du moteur peut délivrer 5 A sous 24 V.
âLe voltmètre et l’ampèremètre sont des multimètres numériques qui mesurent des grandeurs continues.
oRéaliser le montage 1. Régler le générateur pour que l’intensité du courant qui traverse l’induit soit de 5 A environ.
oMesurer 𝐼et 𝑈: en déduire la valeur de la résistance de l’induit.
On mesure 𝐼 = 5,00 A et 𝑈 = 4,77 V
Donc 𝑅 = 0,954 Ω
oLa mesure de 𝑅a été faite a froid. Lorsque le moteur est chaud, la résistance de l’induit est 𝑅′= 1, 25𝑅. Cette valeur sera
utilisée dans la suite.
III Essais à vide
1 Mesure de la constante de flux
Montage 2 : Mesure de la constante de flux
âLe fréquencemètre relié aux bornes
de la GST est un multimètre numé-
rique.
âL’alimentation de l’induit du moteur
peut délivrer 5 A sous 24 V.
âL’alimentation de l’inducteur peut
délivrer 1 A sous 24 V.
âLes ampèremètres sont des multi-
mètres numériques qui mesurent des
grandeurs continues.
âLa tension aux bornes de l’induit
sera lue sur le voltmètre de l’alimen-
tation.
GSTM
Moteur
Inducteur Induit
G
Génératrice
Induit Inducteur
𝑈
A𝐼
𝑈
𝐼
A
F

Moteur à courant continu 3/7
oRéaliser le montage 2. Régler l’alimentation de l’inducteur de telle sorte que l’intensité qui le traverse soit égale à la valeur
nominale 𝐼= 0,6 A. On veillera à garder cette valeur constante pendant toute cette mesure.
oPour plusieurs valeurs de la tension 𝑈, mesurer 𝐼et 𝑛.
oTracer le graphique représentant 𝐸 = 𝑈− 𝑅′𝐼en fonction de la vitesse de rotation 𝑛.
0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
𝑛/(tr/min)
𝐸/V
oEn déduire la valeur de la constante de flux Φ0telle que : 𝐸 = Φ0Ω.
La constante est Φ0= 0,059 Wb

4/7 Moteur à courant continu
2 Réglage de la vitesse à vide
Montage 3 : Réglage de la vitesse à vide
âLe fréquencemètre relié aux bornes
de la GST est un multimètre numé-
rique.
âL’alimentation de l’induit du mo-
teur peut délivrer 5 A sous 24 V.
âL’alimentation de l’inducteur peut
délivrer 1 A sous 24 V.
âL’ampèremètre est un multimètre
numérique (en mode continu).
âLa tension aux bornes de l’induit
sera lue sur le voltmètre de l’alimen-
tation.
GSTM
Moteur
Inducteur Induit
G
Génératrice
Induit Inducteur
𝑈
A𝐼
𝑈
𝐼
A
F
oRéaliser le montage 3. Régler la tension d’alimentation de l’induit à sa valeur nominale.
On veillera à garder cette valeur constante pendant toute cette mesure.
oRégler la tension 𝑈aux bornes de l’inducteur pour que la vitesse de rotation du moteur soit de 1, 5 fois sa valeur nominale.
oPour plusieurs valeurs de la tension 𝑈, mesurer l’intensité à travers l’inducteur 𝐼et 𝑛. Dans cette expérience, la vitesse du
moteur diminue lorsque la tension 𝑈augmente.
oTracer le graphique représentant la vitesse de rotation 𝑛en fonction de l’intensité à travers l’inducteur 𝐼.
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7
3 300
3 400
3 500
3 600
3 700
3 800
3 900
4 000
4 100
4 200
4 300
4 400
4 500
𝐼/A
𝑛/(tr/min)
oSi le milieu ferromagnétique qui constitue le rotor et le stator était linéaire, la courbe précédente serait une portion d’hy-
perbole. Commenter alors la courbe obtenue.

Moteur à courant continu 5/7
3 Détermination des pertes fer et des pertes mécaniques
On se propose de mesurer les pertes fer et les pertes mécaniques dans l’ensemble constitué du moteur et des deux génératrices
accouplées lorsque la moteur tourne à sa vitesse nominale.
Le bilan de puissance s’écrit ainsi :
• La puissance électrique reçue par la machine à l’induit est 𝑃 = 𝑈𝐼.
• La puissance dissipée par eet Joule dans l’induit est 𝑃= 𝑅′𝐼2
.
• La puissance mécanique dissipée par les frottements est notée 𝑃.
• La puissance perdue par hystérésis dans les matériaux magnétiques est nommée perte fer : 𝑃.
• Le bilan de puissance est :
𝑃 = 𝑈𝐼= 𝑃+ 𝑃+ 𝑃
Montage 4 : Mesure des pertes
âLe fréquencemètre relié aux bornes
de la GST est un multimètre numé-
rique.
âL’alimentation de l’induit du mo-
teur peut délivrer 5 A sous 24 V.
âL’alimentation de l’inducteur peut
délivrer 1 A sous 24 V.
âLes ampèremètres sont des multi-
mètres numériques qui mesurent des
grandeurs continues.
âLa tension aux bornes de l’induit
sera lue sur le voltmètre de l’alimen-
tation.
GSTM
Moteur
Inducteur Induit
G
Génératrice
Induit Inducteur
𝑈
A𝐼
𝑈
𝐼
A
F
oLa tension d’alimentation de l’inducteur 𝑈est réglée de telle sorte que la vitesse de rotation soit égale à la vitesse nominale
𝑛 = 3100 tr/min. On prendra garde à conserver cette vitesse pendant toute la mesure.
oFaire varier la tension 𝑈aux bornes de l’induit et mesurer l’intensité 𝐼qui traverse l’induit.
En déduire les valeurs de la force électromotrice induite 𝐸 = 𝑈− 𝑅′𝐼et des pertes 𝑃+ 𝑃= 𝑈𝐼− 𝑅′𝐼2
= 𝐸𝐼.
oTracer la courbe représentant la somme des pertes fer et mécanique 𝑃+ 𝑃en fonction de 𝐸2