Activité 1

Denis Guérin / Frédéric Poulet 1/3 TSI Eiffel Dijon
TRAVAUX PRATIQUES
SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L’INGENIEUR
Code
CORDEUSE
CI4 La machine à courant continu et sa commande
série 4
Problématique
Quel est le temps de réponse d’un actionneur du type machine à courant continu ?
Système
La cordeuse SP55 est utilisée par les professionnels pour corder les raquettes de
tennis et de badminton. Elle permet d’automatiser en partie le cordage et de
régler facilement la tension souhaitée par l’utilisateur.
Objectifs
 Proposer, justifier et mettre en œuvre un protocole expérimental
 Déterminer les caractéristiques d’un actionneur machine à courant continu
 associer un modèle aux constituants d’une chaîne d’énergie
 Exploiter et interpréter les résultats d’un calcul ou d’une simulation
 Quantifier des écarts entre des valeurs mesurées et des valeurs obtenues par simulation
Activité 1
Détermination expérimentale de la constante de couplage électromagnétique
Activité 2
Vérification expérimentale des paramètres du modèle électrique
Activité 3
Modélisation et simulation du temps de réponse
Activité 1
Responsabilité
Détermination expérimentale du paramètre de couplage électromagnétique
Documents
 Procédure
 fiche outil
 Doc. Réponse
Mise en service
fo_mcc_equations
Cordeuse_A1_DR1
Fonction TRANSMETTRE Etude des transformateurs de mouvement
Contexte
Vous disposez du dossier technique et d’un motoréducteur démonté. Il est possible d’alimenter la machine à
courant continu sous faible tension pour la relation entrée-sortie cinématique du transformateur de
mouvement.
Questions
Q1 A partir du motoréducteur démonté et du système, compléter le document réponse Cordeuse_A1_DR1 en
identifiant les transformateurs de mouvement.
Q2 Compléter le même document réponse en indiquant les éléments permettant de transformer le
mouvement et les lois (associées à chaque adaptateur de mouvement) permettant d’établir les relations
entre les paramètres cinématiques d’entrée et de sortie..
Q3 Déterminer la relation permettant d’exprimer la vitesse de déplacement du chariot /0 (
) en fonction de
la vitesse de rotation de l’arbre moteur/0 (
).
Fonction CONVERTIR Détermination de k, constante de couplage électromagnétique de la machine à courant continu
Contexte
la constante de couplage électromagnétique k est un paramètre qui lie les grandeurs électriques et les
grandeurs mécaniques au niveau de l’entrefer de la machine (d’où son nom « électromagnétique »).
C’est un paramètre important de la machine à courant continu et vous établissez sa valeur expérimentalement.
Questions
Q4 A partir de l’équation électrique de la machine à courant continu, montrer comment vous pouvez calculer
la valeur de k par une série de mesures expérimentales de U et de I.
Q5 Proposer un protocole de mesure de la constante de couplage électromagnétique. Le faire valider par un
professeur.
Q6 Mettre en œuvre ce protocole et déterminer expérimentalement la valeur de k.

Denis Guérin / Frédéric Poulet 2/3 TSI Eiffel Dijon
Activité 2
Responsabilité Vérification expérimentale des paramètres du modèle électrique
Documents
Document Réponse
Document Réponse
Document Réponse
fiche outils
fiche outils
fichier calcul
Cordeuse_A2_DR1
Cordeuse_A2_DR2
Protocole de mesure
fo_mcc_identification_inductance
fo_equa_diff_ordre_1
Cordeuse_A2_CALC
Questions
Q1 Identifier les références de l’actionneur utilisé. Compléter le document Cordeuse_A2_DR2.
Q2 A partir de la documentation, Identifier les courbes correspondant à votre actionneur.
Q3 en déduire une limite Imax pour le courant d’induit de cette machine.
Mesure de la résistance d’induit R
procédure
la mesure sera effectuée à 20% du courant nominal par une méthode Volt-Ampèremétrique à rotor bloqué (il faut
s’affranchir de la fem E en bloquant le rotor de la machine et de l’inductance L en alimentant en continu).
La méthode voltampèremétrique consiste à alimenter la résistance à mesurer avec une source de tension continue
qui fournit un courant à la machine du même ordre de grandeur que le courant nominal (ici, on limitera cette
valeur à 50% de Imax).
Questions
Q4 Proposer un protocole de mesure et le faire valider.
Q5 Mettre en œuvre ce protocole et mesurer la résistance de l’induit.
Mesure de l’inductance d’induit L
procédure
Pour mesurer la valeur de l’inductance, il faut s’affranchir de la fem E en bloquant le rotor de la machine.
Un échelon de tension sur le circuit de l’induit provoque une montée en courant qui permet de déterminer la
constante de temps électrique du circuit et d’en déduire l’inductance de l’induit.
L’essai doit être réalisé pour une valeur de la tension d’induit  qui limite la valeur du courant à 20% de la valeur
max.
Questions
Q6 Proposer un protocole de mesure et le faire valider par un professeur.
Q7 Mettre en œuvre ce protocole.
Q8 Transférer les relevés de l’oscilloscope au PC par le logiciel Flukeview (attention à la mise en place du câble
sur l’oscilloscope).
Q9 Tracer votre courbe dans excel.
Q10 A partir de la courbe obtenue, relever la valeur de la constante de temps électrique (cf fiche outils).
Q11 En déduire la valeur de l’inductance de l’induit.
Aspect théorique
Q12 Rappeler l’équation électrique de la machine à courant continu dans le document réponse Cordeuse_A2_DR1
en précisant les conventions sur un dessin.
Q13 Réécrire l’équation électrique de la machine à courant continu avec son rotor bloqué.
Q14 Mettre cette équation électrique sous la forme d’une équation différentielle en avec en entrée,
Q15 Résoudre sous forme littérale cette équation électrique en  si on applique une tension  
constante aux bornes de l’induit avec comme condition initiale  .
Q16 Tracer l’allure de  (Cordeuse_A2_CALC) et montrer comme son relevé expérimental permet de déterminer
la valeur de l’inductance d’induit.

Denis Guérin / Frédéric Poulet 3/3 TSI Eiffel Dijon
Activité 3
Responsabilité Modélisation et simulation du temps de réponse
Documents
Logiciel
Procédure
fiche outils
fiche outils
fiche outils
Doc. Réponse
fichier calcul
PSIM
GUIDE PSIM
fo_mcc_comportement_temporel
fo_mcc_equations
fo_equa_diff_ordre_1
Cordeuse _A3_DR1
Cordeuse _A3_CALC
Contexte
pour simuler le comportement temporel de la machine à courant continu de la cordeuse, vous utiliserez le logiciel
Psim. La machine étant à vide, le modèle est simple à établir et consiste à repérer les différents paramètres et à les
renseigner.
Questions
Q1 Tracer le schéma d’alimentation proposé ci-
contre avec l’aide du GUIDE PSIM.
Q2 Compléter le modèle de la machine à courant
continu. Les différents paramètres sont
attendus dans les activités A1 et A2.
Q3 Simuler une montée en vitesse et mesurer le
temps de réponse de cet actionneur.
Q4 Comparer la vitesse atteinte avec une mesure
expérimentale sur la mcc du vérin démonté (à
vide).
Q5 Conclure
Cliquer sur « help » pour avoir plus d’informations.
Pour modéliser la constante de couplage, on fait en sorte que
sa valeur K soit égale au produit Lf.If.
Deux solutions :
En alimentant l’inducteur par une source de courant DC qui
fixe If =1A, on règle Lf à la valeur de K.
En alimentant l’inducteur par une source de tension DC qui
fixe V =100V, avec Rf =100Ω, on règle Lf à la valeur de K.
Vérifier l’ensemble des données connues sur la machine.
aspect théorique : Calcul de la montée en vitesse sur un échelon de tension. (compléter le document Cordeuse _A3_DR1)
Questions
Q6 Rappeler les quatre équations de la machine à courant continu,
Q7 A partir du cadre d’hypothèses du document Cordeuse _A3_DR1, réécrire ces 4 équations,
Q8 En déduire l’équation différentielle qui décrit la vitesse de la machine à courant continu.
Q9 Résoudre cette équation si l’échelon de tension d’alimentation prend la valeur 
Q10 Effectuer l’application numérique et exprimer 
Q11 Tracer l’allure de la réponse temporelle à un échelon de tension  (Cordeuse_A3_CALC).
Q12 En déduire la méthode pour obtenir la constante de temps électromécanique  de la machine à
courant continu et son temps de réponse.