CPGE TSI – Lycée P.-P. Riquet – St-Orens de Gameville - 3 -
II/ PERFORMANCES ENERGETIQUES DU MOTEUR A COURANT CONTINU ET DU PILOTE ENTIER,
SOUS CHARGE RESISTANTE VARIABLE
Les forces développées par l’eau sur le gouvernail dépendent de nombreux facteurs tels que la vitesse du bateau, l’angle du safran,
etc. Elles imposent des contraintes de couple et d’intensité absorbée par le moteur électrique lors d’un mouvement de barre.
L’étude proposée ici porte donc sur le comportement d’un MCC à aimants permanents de faible puissance, dans diverses
situations de charge. La tension d’alimentation est constante (12 V). L'objectif est de comprendre ce qu’il se passe lorsque les
forces exercées par l’eau sur le gouvernail varient.
Pour cela, vous allez devoir mesurer :
— les grandeurs électriques en entrée du moteur (courant Im, tension Um) ;
— la vitesse angulaire m en sortie du moteur ;
— les grandeurs mécaniques (vitesse de translation V) en sortie du pilote.
Les mesures seront effectuées sur le banc d’essai du pilote, en faisant varier une charge résistante à soulever, représentant les
forces développées par l’eau.
Mettre le banc d'essai sous tension (alimenter l'ensemble en 12 V) puis vérifier, à vide, que les commandes manuelles et
sont opérationnelles.
1/ Moyens de mesures
Vous avez accès aux points de mesure suivants :
Courant Im dans le moteur Tension Um aux bornes du moteur
Le couple utile sur l'arbre moteur Cm sera quant à lui estimé à partir du courant Im et de la constante de couple Kc du MCC.
On rappelle que Cm = Kc. (Im-I0).
A partir de la documentation du moteur en Annexe, relever le courant à vide I0 puis en déduire Kc en N.m/A.
Pour la suite, le moteur étant seulement alimenté sous 12 V au lieu de 18, on négligera I0.
2/ Expérimentation
Mettre en place les instruments adéquats. Attention, il faut refaire le zéro de la pince avant chaque mesure.
En modifiant les masses soulevées par le pilote, relever Um, Im,
m et V dans le tableau suivant (cases grisées seulement) :
Rq : Le plateau seul a une masse de 2,5 kg. Les mesures seront seulement réalisées lorsque la tige du pilote rentre. Il faudra vous
organiser entre vous pour éviter de multiplier les essais inutilement (les transistors chauffent).
Puissance électrique absorbée Pa (W)
Pertes par effet Joule dans le moteur Pj = R . Im2(W)
Couple sur l'arbre moteur Cm (N.m)
Vitesse angulaire du moteur
m (Attention : rad/s)
Puissance mécanique en sortie du moteur Pm (W)
Vitesse Nm (tr/min) du moteur (une
bande réfléchissante est collée sur la
poulie motrice ; un orifice permet
de la "viser")
Période du codeur et calcul de la vitesse V de
translation de la tige : la période T des signaux
HE1 ou HE2 correspond à 1 pas (p = 3 mm) de
la vis d’entraînement. Voir document ressource
pour le principe de mesure.