Annexe du TP n°1 : le moteur à courant continu à excitation séparée

BTS ELT 2ème année - Sciences physiques appliquées
Annexe du TP n°1 : le moteur à courant continu à excitation
séparée
1. Quel est le principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu à excitation séparée ?
Le moteur à courant continu à excitation séparée est constitué de deux circuits électriques
indépendants :
 un circuit inducteur au stator qui a pour fonction de créer un champ magnétique fixe ;
 un circuit induit au rotor dont les conducteurs parcourus par un courant sont le siège de forces
d’origine électromagnétique qui tendent à faire tourner le rotor.
Le circuit inducteur, composé de bobinages, doit être alimenté par une tension continue. Il plonge le
rotor dans un champ magnétique mais la grandeur qui intervient dans toutes les relations est le flux
magnétique 𝜙. Ce flux est proportionnel au courant d’excitation Ie :
Le circuit induit a pour modèle équivalent :
Schéma équivalent :
Relation électrique :
𝑈 = 𝐸 + 𝑅𝐼
Signification des grandeurs :
E : f.e.m. du à la rotation dans le champ inducteur (V).
R : résistance des enroulements ().
U : tension d’alimentation de l’induit (V).
: courant dans l’induit (A).
La force électromotrice (f.e.m. E) est proportionnelle à la vitesse à flux constant :
𝐸 = 𝑘𝜙𝛺
La vitesse se règle principalement par la tension. En effet en utilisant les deux précédentes relations,
on obtient :
𝛺 = 𝐸
𝐾𝜙 =𝑈 − 𝑅𝐼 𝐾𝜙
La valeur de l’intensité du courant absorbé est proportionnelle au couple électromagnétique que doit
fournir le moteur :
𝑇
𝑒𝑚 = 𝑘𝜙𝐼
A cause des pertes d’énergie d’origine mécanique et magnétique (modélisées par un couple de perte Tp),
le couple utile Tu sur l’arbre est inférieur à Tem :
𝑇
𝑢= 𝑇 𝑒𝑚 + 𝑇 𝑝

2. Quelles sont les consignes de sécurité spécifique à respecter ?
 Travaillant en basse tension, seuls les câbles de sécurité sans partie métallique apparente sont
autorisés et toutes les mises à la terre doivent être rigoureusement effectuées.
 Il faut insérer les appareils de mesures permettant de vérifier constamment que les grandeurs
renseignées sur la plaque signalétique ne dépassent pas leur valeur maximale (c’est à dire 1,2 fois la
valeur nominale indiquée sur la plaque signalétique)
 La tension du circuit d’excitation ne doit jamais être nulle si le circuit induit est alimenté :
dans ce cas, il y aurait risque d’emballement du moteur.
En effet, la vitesse s’exprime par :
𝛺 = 𝑈 − 𝑅𝐼
𝐾𝜙
Si, on coupe la tension Ue du circuit inducteur, le flux 𝜙 tendrait vers 0 et la vitesse Ω deviendrait
très grande et très supérieure à la vitesse nominale.
 Le moteur doit être démarré sous tension réduite à l’induit pour limiter la pointe du courant I dans
ce circuit au démarrage.
En effet, le courant s’exprime par la relation :
𝐼 = 𝑈 − 𝐾ΦΩ
𝑅
Au démarrage, Ω est nulle et la relation devient :
𝐼 = 𝑈
𝑅
En démarrant sous tension U nominale, le courant serait pendant un bref instant très grand (10 à 20
fois la valeur nominale).