Tâche attribuée pour les travaux d`électrotechnique

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Nom :
Classe :
Terminale B.E.P. Métiers de
l’Electrotechnique
Travaux pratiques
VENTÉLEC
Démarrage par variateur de vitesse "RÉCTIVAR"
Tâche attribuée pour les travaux d'électrotechnique
T BEP ELT
 Durée prévue du TP : 2h 00
 Lieu d'activité : Salle système
Définition des tâches confiées à l'élève à l'occasion
de cette séance de travaux pratiques
Enoncé des objectifs associés aux
tâches définies
1 – Prérequis
 Connaître les grandeurs physiques (tension, courant,
puissance, couple)
 Savoir utiliser les différents appareils de mesure
(multimètre; pince ampèremétrique, pince
wattmétrique, contrôleur d’isolement).
Connaissance
&
Compréhension
 Principe de fonctionnement d’un moteur
à courant continu.
 Décoder une plaque signalétique.
 Brancher un moteur à courant continu
 Branchement de la pince wattmétrique
 Notions sur les variateurs de vitesse
2 - En ayant à votre disposition
 Le système « VENTÉLEC »
 Appareillage de mesures (Pince wattmétriques,
mesureur de vitesse).
 Notices techniques de la pince wattmétrique et
du mesureur de vitesse.
3 - On vous demande : D'exécuter les différentes
activités proposées dans le TP.
Application
 Calcul de la puissance absorbée, du
couple utile et du rendement.
 Effectuer des mesures de tension,
courant, puissance, vitesse de rotation.
4 - Critères d'évaluation :
On tiendra compte :
 De l’aptitude à effectuer les branchements
 De l'aptitude à effectuer des mesures.
 De l’aptitude à effectuer les calculs
 De l'autonomie
Evaluation & Analyse
 Interpréter les relevés de Id par rapport
à In.
 Vérifier la vitesse de rotation d’un
moteur
 Justifier le bon isolement du moteur
 Exploitation des mesures.
 Rôle du variateur de vitesse.
TP N° 3

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Nom :
Classe :
Terminale B.E.P. Métiers de
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Travaux pratiques
VENTÉLEC
Démarrage par variateur de vitesse "RÉCTIVAR"
I) Description et principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu
Ce sont des machines tournantes qui transforment l’énergie électrique continue en énergie mécanique : Ces
moteurs sont des récepteurs.
L’inducteur (ou stator) crée un champ magnétique fixe B. Ce stator peut être à « aimants permanents » ou
constitué (comme sur le schéma) d’électro-aimants.
L’induit (ou rotor) porte des conducteurs parcourus par un courant continu (alimentation du moteur); ces
spires, soumises à des forces (forces dites « de Laplace »), entraînent la rotation du rotor.
Il en résulte une variation du flux du champ magnétique à travers chaque spire ; elle engendre une f.é.m.
qui est « redressée » par l’ensemble {collecteur + balais}.
La valeur moyenne E de cette f.é.m. est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation du rotor, au
flux maximal du champ magnétique créé par l’inducteur à travers une spire
( = B x S) et à une constante K qui dépend des caractéristiques de la conception du m oteur (nombre de
conducteurs, surface de chaque spire, nombre de paires de pôles….)
Si l'induit présente une f.é.m. E alors qu’il est parcouru par un courant d'intensité I, il reçoit une
puissance électromagnétique P
em.
Le rotor tourne à la vitesse angulaire de sorte que cette puissance
s’écrit aussi :
Compte tenu de l’expression de la f.é.m. E, on peut écrire :
Inducteur ( stator )
Lignes de champ
entrefer
Induit ( rotor )
4 pôles
E = K. .
:Vitesse angulaire en rad.s
– 1
avec
N :Vitesse de rotation en
tr/min
 en Wb (webers)
E en V
Remarque importante :
Si l’inducteur n’est pas « à aimants permanents », l’alimentation de celui-ci aura un impact sur le
champ magnétique donc sur le flux !
Pem  E.I  Tem.
I en A
Tem en N.m
 en Wb
P
em en W
T em  K..I

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Travaux pratiques
VENTÉLEC
Démarrage par variateur de vitesse "RÉCTIVAR"
II) Principe de fonctionnement du moteur à courant continu
La circulation du courant dans l’induit provoque un champ magnétique dans la bobine qui se comporte comme un aimant.
Le pôle « sud » de la bobine (rotor), en rouge sur l’image est alors attiré par le pôle nord de l’aimant (stator) et vice versa.
On a donc une rotation du moteur qui se produit grâce à l’interaction des pôles nord du stator et sud du rotor.
Le changement de sens de rotation du moteur à courant continu est obtenu en inversant les polarités de la pile.
Lames de
collecteur
Source de
tension à
courant
continu
Bobine du rotor
Circuit magnétique
Pôle
NORD de
l’aimant

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Nom :
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Terminale B.E.P. Métiers de
l’Electrotechnique
Travaux pratiques
VENTÉLEC
Démarrage par variateur de vitesse "RÉCTIVAR"
III) Moteur à excitation indépendante (quelques formules !)
1°) Schéma du circuit électrique équivalent.
L’inducteur et l’induit sont alimentés séparément.
2°) Quelques remarques sur le fonctionnement.
Pour des conditions d’excitation fixées, le flux  est constant. Dans ce cas, on a :
En première approximation, on peut négliger les pertes ; dans ce cas, le couple électromagnétique T
em est
égal au couple utile T
u donc au couple résistant
T
r imposé par la charge.
 C’est la charge couplée au moteur qui impose le courant d’induit I.
 La vitesse de rotation du moteur est proportionnelle à la tension d’alimentation de l’induit.
 Le réglage de la vitesse est indépendant de la charge.
3°) Caractéristique mécanique du moteur.
I e
I
R
U e
r
E
U
inducteur
induit
U  E  R I
U e  r I e
Tem  k.I
E  k.
en posant : k = K. 
T u ( en N.m )
U
1
U
2
> U
1
0
n ( en tr.s
–1
)
Couple utile
au démarrage
Fonctionnement à
vide Tu = 0N.m et
V = U2 / k
Fonctionnement pour une
excitation donnée et fixe
A chaque tension d’induit
correspond une droite dont la
pente ne dépend que de
l’excitation c’est à dire de flux .

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Nom :
Classe :
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VENTÉLEC
Démarrage par variateur de vitesse "RÉCTIVAR"
P
abs
= U
e I e
+ U I
o Examen de deux cas particuliers :
 A vide, le couple utile est nul ; l’intensité est nulle et la vitesse à vide est donnée par
V = U / k
 Au démarrage : La vitesse de rotation est nulle ; la f.é.m. aussi. L’intensité Id imposée par la charge
est en général, trop importante pour les enroulements de l’induit !
(E= 0 donc Id = U/R (avec E= U + R.I).
 Il faut donc démarrer sous tension réduite. (utilisation d’un variateur de vitesse
pour MCC de type « RECTIVAR »).
 Intercaler un rhéostat de démarrage dans le circuit.
On limite donc la caractéristique mécanique du moteur à sa partie « utile » qui nous permet de trouver le
point de fonctionnement, en régime permanent, de l’ensemble { moteur + charge }.
4°) Bilan de puissance
T u T
r
P P : point de fonctionnement
nominal.
n
0
En régime permanent, il y a égalité du couple utile
Tu et du couple résistant Tr imposé par la charge.
La vitesse de rotation n
0
de l’ensemble peut être
déterminée graphiquement.
PUISSANCE ELECTROMAGNETIQUE
PUISSANCE UTILE
P u
p m + P fer = P c
PERTES COLLECTIVES
P em
indui t
PUISSANCE ABSORBEE
inducteur
P abs
EFFET JOULE
r I
e
2 R I
2
p c = U
v
.I
v
( essai à vide )
= R.I
e 2
P
u
= T
u
. avec  = T
r
P
J induit
= R I
2
 = Pu / Pa
Puissance
absorbée par
l’inducteur
Puissance
absorbée par
l’induit
 = 2.n
 en rad/s
n en tr/s