Devoir moteur à courant continu

Bac date :
Ph. Georges Sciences 1/2
SN
ligne neutre
I- On considère deux conducteurs, diamétralement opposés, placés dans un champ magnétique .
La composante radiale du champ dans l'entrefer est
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
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.

Bac date :
Ph. Georges Sciences 2/2
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 E' = 221 V
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!
Mu 22,92 Nm
5-  =
Error!
 =
Error!
85,93 %
III- 1- Au démarrage, la f.c.é.m. E' est nulle. Ud = E'd + RId avec E'd = 0 on a : Ud = RId
On impose : Id = 1,5 In Ud = 0,014 1,5 960 Ud = 20,16 V
2- Fonctionnement nominale Un = 400 V In = 960 A nn = 20 tr/min R = 0,014 
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 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