Cours Equipements Electriques

Cours Equipements Electriques FHC Boumerdès
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Dans ce cours vous allez retrouver des généralités sur les moteurs électriques (MCC et MCA),
puis l'alimentation des moteurs à courant continu (pas toutes les configurations, juste celles
que nous avons abordées en salle). Les caractéristique principales des charges entrainées ainsi
que les caractéristiques mécaniques des moteurs électriques, le point de fonctionnement de
l'ensemble moteur-charge et puis quelques notions sur le réglage de la vitesse.

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I.1 Les machines électriques :
On définit une machine électrique comme étant un dispositif de conversion entres deux
types d'énergies, l'une d'entres elles est électrique.
Quand la conversion est Electrique => Mécanique notre machine est un moteurs, mais quant
conversion est Mécanique => Electriques la machine est une génératrice.
I.2 Les types des moteurs électriques:
On trouve principalement des moteurs électriques à courant continu et des machines à
courant alternatif.
I.2.1 Moteurs électriques alimentées à courant continu :
Les symboles du moteur à courant continu :
Le moteur comprend :
 Un circuit magnétique comportant une partie fixe, le stator, une partie tournant, le
rotor et l’entrefer l’espace entre les deux parties.
 Une source de champ magnétique nommée l’inducteur (le stator) crée par un bobinage
ou des aimants permanents;
 Un circuit électrique induit (le rotor) subit les effets de ce champ magnétiques;
 Le collecteur et les balais permettent d’accéder au circuit électrique rotorique
I.2.1.1 Principe de fonctionnement du moteur à courant continu :
MOTEUR
Conversion
d'énergie
Electrique
Mécanique
GENERATRICE
Constitution de la machine à courant continu

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L'inducteur crée un champ magnétique, ce dernier sort du pôle nord, traverse l'entrefer et
pénètre dans le rotor, en balayant l'enroulement rotorique, puis rejoint le pole sud. Les
enroulements rotoriques, déjà alimentée à travers le collecteur et les balais, sont traversé par
un courant électrique, qui garde le même sens de circulation, grâce au collecteur, au prés de
chaque un des pôles statoriques. Les deux brins d’une spire placée dans le champ magnétique
B , subissent des forces électromagnétiques F 1 et F 2 formant un couple de force qui fait
tourner le rotor.
I.2.1.2 Les différents types des moteurs à courant continu :
Selon les différents montages possibles entre les enroulements rotoriques et statoriques on
obtient les différents types existants, on trouve donc :
a. Moteur à excitation indépendante :
Les deux enroulements statoriques et rotorique sont alimentés avec des sources de tensions
indépendantes. Il faut, donc, deux alimentations : une pour l’inducteur et l’autre pour l’induit.
b. Moteur à excitation série
Circuit magnétique d’un moteur à courant
continu bipolaire
Représentation des vecteurs s'exerçant sur
les conducteurs du rotor
Schéma d'un moteur à courant continu à excitation
indépendante
Courant
Champs
Force
La règle des trois doits qui détermine les sens des
vecteurs, champs courant et force.

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:
Pour ce type de moteur, les enroulements statorique et rotorique sont alimentés en série. La
tension d'alimentation est partagée en le rotor et le stator.
c. Moteur à excitation composée (ou compound):
Dans le moteur compound une partie du stator est raccordé en série avec le rotor et une
autre est de type parallèle ou shunt. Ce moteur réunit les avantages des deux types de moteur :
le fort couple à basse vitesse du moteur série et l'absence d'emballement (survitesse) du
moteur shunt.
I.2.1.3 Force électromotrice et loi d'ohm :
Nous avons ici le modèle simplifié d'un moteur à courant continu. Avec :
R : Résistance de l'induit (en ohm)
E : Force électromotrice (en Volt)
U : Tension appliquée aux bornes de l'induit.
En réalité, il existe aussi une inductance L en série avec R. On doit tenir compte de cette
inductance si le courant I varie. (en vitesse variable, par exemple)
Schéma d'un moteur à courant continu à excitation série
exs
exp
Schéma d'un moteur à courant continu à excitation série

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 Force électromotrice : E = k.Ф.n.
Avec : E : en volt, n : vitesse de rotation en tour/s (hz), k : Cste moteur, Ф: flux magnétique.
 Loi d'ohm : U = RI + E
D'où Vitesse de rotation n = (U-RI)/(k.Ф)
On remarque qu'il ne faut donc jamais couper l'excitation d'un moteur à courant continu si
l'induit reste sous tension : la vitesse va croître dangereusement (emballement du moteur).
(Destruction de moteur sous l'effet de l'énergie centrifuge)
Si le flux d’excitation Ф (généré par l’inducteur) est constant, on peut écrire :
E = K.Ω avec K en Volt/(rd/s) , Ω en rd/s (vitesse angulaire de l’arbre moteur) et E en volt
 La fem E est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur
Cem = K.I avec K en Nm/A, Cem : couple électromécanique en Nm , I en ampère.
 Le couple est proportionnel au courant absorbé
Note : les deux K sont identiques, ont peut donc écrire :
E/ Ω = Cem/I
Donc : E.I = Cem Ω = Pem Pem : Puissance électromécanique.
I.2.1.4 Les puissances dans le moteur électrique
 Puissance utile : c'est la puissance mécanique sur l’arbre du moteur
Pu = Pem – (pertes mécaniques + pertes magnétiques) avec Pu en Watts.
 Puissance absorbée :
Pabs = U.I (U : tension d’alimentation en Volt, I : courant absorbé en ligne, Pabs en
Watts)
 Pertes : Les pertes dans le moteur sont à la fois : pertes par effet joules (R.I2) , pertes
magnétiques, et pertes mécaniques
 Bilan des puissances pour le moteur :
Pabs (U,I) Pu (Puissance utile en sortie)
(Puissance
Absorbée)
PERTES
Moteur