Td CEM 1.3 - TSI Ljf.html

CEM conversion électromécanique TD-CEM-1.3 moteur à courant continu
Lycée Jules Ferry Page 1 sur 3 TSI1
Motorisation de la catapulte du Space Mountain
Système de lancement de la catapulte
Les moteurs M1 et M2 sont deux moteurs à courant continu ayant les caractéristiques suivantes :
- Tension d’induit : UN = 700 V ; Vitesse nominale NN = 275 tr.min-1.
- Puissance utile nominale : 825 kW ; Courant nominal induit IN = 1300 A
- Tension d’excitation UE = 700 V ; Courant d’excitation IE = 16,5 A.
- Courant de démarrage : 2,2 × IN ; Résistance d’induit R = 30 mΩ.
Analyser
Modéliser
Résoudre
Expérimenter
Concevoir
Réaliser
Communiquer
Choisir une démarche de résolution
%
Savoirs faires associés
questions
bilan
Proposer une méthode de résolution permettant la détermination des courants, des tensions, des puissances
échangées, des énergies transmises ou stockées.
1 à 4
Procéder à la mise en œuvre d'une démarche de résolution analytique
%
Savoirs faires associés
Construire graphiquement les lois de l’électricité à partir des vecteurs de Fresnel
Déterminer les caractéristiques mécaniques de l’actionneur
Déterminer le point de fonctionnement
questions
bilan
1 à 4
Td
Td CEM 1.3
TSI1
TSI2
La conversion électromécanique
d’énergie
X
Période
La machine à courant continu
1
2
3
4
5
Cycle 8 :
Conversion électromécanique
Durée :
3 semaines
X

CEM conversion électromécanique TD-CEM-1.3 moteur à courant continu
Lycée Jules Ferry Page 2 sur 3 TSI1
Les moteurs sont à excitation indépendante et constante.
La vitesse d’engagement du train est de 0,2m.s-1 et celle de lancement est de 14m.s-1.
Les vitesses min et max de la machine à courant continu sont de 3,8 tr.min-1(train à 0,2 m.s-1) et de 266
tr.min-1 (train à 14 m.s-1)
Objectif : vérifier que les machines à courant continu assurent le démarrage du train dans les
conditions fixées par le cahier des charges.
Q1-1 Les machines à courant continu sont refroidies par un ventilateur à entraînement séparé. Quel est
l’avantage d’une motoventilation de ce type par rapport à une auto-ventilation ? Justifier votre réponse.
On va étudier le modèle équivalent d’un seul moteur.
Les enroulements de l’induit sont bobinés avec un fil de cuivre de coefficient thermique de 3,9×10-4°C-1.
Q1-2 La résistance de l’enroulement d’induit mesurée en fonctionnement est R = 30 mΩ. La résistance
mesurée à froid (20°C) est de 28,7 mΩ. Le constructeur préconise un échauffement maximal à 160°C.
Indiquer si la température de fonctionnement du moteur est compatible avec les préconisations du
constructeur.
Pour le fonctionnement nominal :
Q2-1 Compte tenu des indications de la plaque signalétique de la machine à courant continu, calculer la
puissance absorbée par l'induit au fonctionnement nominal et en déduire la valeur des pertes totales
(pertes fer + pertes mécaniques + pertes Joule), hors excitation.
Q2-2 Calculer la part relative (en %) des pertes Joules de l'induit et celle des pertes fer + mécaniques
dans les pertes totales déterminées précédemment.
Q2-3 Calculer la valeur du couple de pertes CP que l’on considèrera comme constant.
Q2-4 Quelle grandeur électrique permet de contrôler directement le couple utile d’une machine à courant
continu à flux inducteur constant ?
Q2-5 Quelle est la grandeur électrique image de la vitesse de l’arbre d’une machine à courant continu ?
Q2-6 Calculer le couple utile sur l’arbre de la machine à courant continu au point de fonctionnement
nominal. En déduire la valeur du couple électromagnétique et de la constante de couple Kt.
Démarrage du train.
Le couple résistant à vaincre au démarrage est de 32000N.m par moteur.
Q3-1 Vérifier que les moteurs sont capables d’assurer le démarrage.
Variation de vitesse.
Q4-1 Montrer que la fcem E est proportionnelle à la vitesse à partir de la relation entre CEL et I et que le
facteur de proportionnalité Ke est égal à Kt. (Vous préciserez bien les unités)
Q4-2 Exprimer la vitesse N en tr.min-1 en fonction de la tension d’induit U et le couple utile Cu.
Q4-3 Calculer la tension U nécessaire pour la vitesse mini du train avec un couple utile de 20000N.m
Q4-4 Calculer la tension U nécessaire pour la vitesse maxi du train avec un couple utile de 8000N.m.