Devoir moteur à courant continu

Bac
date :
I- On considère deux conducteurs, diamétralement opposés, placés dans un champ magnétique .
La composante radiale du champ dans l'entrefer est
ligne neutre
maximale suivant l'axe des pôles B = 1,5 T.
1- Indiquer le sens du champ magnétique .
2- Déterminer la direction et le sens des forces de Laplace
N
S
qui participent au couple électromagnétique.
Expliciter la règle utilisée.
3- Calculer l'intensité maximale de la force électromagnétique
s'exerçant sur un conducteur de 30 cm de longueur parcouru par un courant d'intensité 5 A.
4- Quel est le rôle du collecteur d'un moteur à courant continu ?
II- Un moteur bipolaire à excitation indépendante et constante fonctionne sous une tension de 230V.
À pleine charge le courant absorbé est I = 18 A pour une fréquence de rotation n = 1450 tr.min – 1.
La puissance absorbée Pa est égale à 4050 W et la résistance de l'induit est R = 0,5 .
L'ensemble des pertes (Joule, fer et mécanique) est égale à 570 W. Calculer successivement :
1- la force électromotrice E' ;
2- la puissance électromagnétique Pem (ou puissance électrique utile) ;
3- la puissance utile Pu ;
4- le moment du couple utile Mu ;
5- le rendement en charge du moteur.
III- Une machine est entraînée par un moteur à courant continu à excitation indépendante. Les valeurs
nominales du moteur sont : U n = 400 V ; I n = 960 A et n n = 20 tr.min – 1.
L'induit de résistance R = 14 m est alimenté par un groupe convertisseur fournissant une tension
variable de zéro à la tension nominale.
L'inducteur est alimenté sous une tension de 400 V et un courant de 20 A.
Les pertes autres que les pertes par effet Joule sont considérées constantes et égales à pc = 11 kW.
1- Au démarrage, quelle tension doit-on appliquer à l'induit pour que l'intensité du courant dans le circuit
soit égale à 1,5 I n ?
2- Pour le fonctionnement nominal. Calculer :
21- la puissance totale absorbée ;
22- la puissance totale perdue par effet Joule ;
23- la puissance utile ;
24- le rendement ;
25- le moment du couple utile ainsi que le moment du couple électromagnétique.
Ph. Georges
Sciences
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Bac
date :
Correction du devoir de sciences
II- U = 230V
I = 18 A
n = 1450 tr.min – 1
Pa = 4050 W
R = 0,5 .
L'ensemble des pertes (Joule, fer et mécanique) est égale à 570 W.
1- Convention récepteur
E' = U – R I
E' = 230 – 0,5  18
2- Pem = E' I
Pem = 221  18
Pem = 3978 W
3- Pu = Pa – p
Pa = 4050 – 570
Pu = 3480 W
4- Mu = Error!
Mu = Error!
5-  = Error!
 = Error!
III- 1- Au démarrage, la f.c.é.m. E' est nulle.
On impose : Id = 1,5 In
2- Fonctionnement nominale
E' = 221 V
Mu 22,92 Nm
  85,93 %
Ud = E'd + RId avec E'd = 0
on a : Ud = RId
Ud = 0,014  1,5  960
Ud = 20,16 V
Un = 400 V
In = 960 A
nn = 20 tr/min
u = 400 V
i = 20 A
pc = 19 kW
21- Pa = UnIn + ui
Pa = 400  960 + 400  20 = 400  980 Pa = 392 kW
22- pJ = RIn2 + ui
pJ = 0,014  9602 + 400  20
R = 0,014 
pJ = 20,902 kW
23- Pu = Pa – pertes
Pu = Pa – (pJ + pc)
Pu = 392.103 – (20,9.103 + 11.103)
Pu = 360 kW
24- = Error!
= Error!
= 91,86 %
25- Tu = Error!
Tu = Error!
Tu = 171,89 kNm
Tem = Error! = Error! = Error! Tem = Error! Tem 177,14
Ph. Georges
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