Introduction à la motorisation Motorisation 1 – Recueil d'information C.P.I

Lycée polyvalent
Louis COUFFIGNAL
11, route de la Fédération
67025 STRASBOURG
Introduction à la motorisation C.P.I
2005 -2006
Motorisation
1 – Recueil d'information
Le concept de la motorisation a été approché par une question ouverte :
« Mettez par écrit ce que vous évoque le mot motorisation. »
Après cette première phase de mobilisation des connaissances, une synthèse est effectuée. Les mots issus
de ce travail sont consignés dans la liste ci-dessous :
Mouvement Puissance Energie
Asynchrone Pertes Transports
Vitesse de rotation Transformation Rotation
Mécanique Industrie « Pouvoir »
Rotor Hybride Moteur
Synchrone Champ magnétique Système
Electrique Création d'énergie Entrainement
Chaleur Couple Moteur à essence
Courant électrique Monophasé Biphasé
Triphasé Stator
Une deuxième étape consiste à regrouper ces mots dans des catégories en leur donnant un nom. Le résultat
de cette étape est :
●Mouvements
Mouvement Transports Rotation
Pouvoir de se déplacer Entrainement
●Moteurs
Asynchrone Rotor Hybride (moteur pas à pas)
Moteur Synchrone Moteur à essence
Stator
●Grandeurs ou principes physiques
Puissance Energie Pertes
Vitesse de rotation Champ magnétique Chaleur
Couple Courant électrique
●Alimentation – Réseau électrique
Electrique Monophasé Biphasé
Triphasé
Le même travail est effectué avec l'autre groupe.
La liste des mots de la synthèse révèle une autre constellation des connaissances mobilisées. Même si le
même thème est travaillé, il est évident que le contenu est spécifique à l'identité et à la dynamique de chaque
groupe. Oeuvrer avec cette réalité rend la transmission des connaissances riche et vivante.
Vous trouverez ci-dessous la liste des mots du deuxième groupe.
système qui fait fonctionner quelque chose fabriqué et inventé par l'homme
motorisation2.sxw / 5 oct 2005 / Version 2 1 / 6
Représentation initiale
Synthèse
Appropriation

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carburant aide technique voiture
puissance transmission énergie
déplacement bruit couple
force machine robot
culasse dégagement de chaleur groupe électrogène
rotor magnétique moteur
tour/minutes (régime) courroie engrenage
arbre roulement inducteur
thermique électrique cylindrée
filtre carter pas-à-pas
induit courant continu courant alternatif
synchrone asynchrone triphasé
monophasé came mouvement
frottement émission transformateur
explosion rotation
De cette liste de mots, il s'est dégagé 6 catégories :
●Composants d'un moteur
transmission culasse rotor
courroie engrenage arbre
roulement inducteur filtre
carter induit came
●Notion de d'entrée et de sortie ou de source et d'utilisation
carburant dégagement de chaleur groupe électrogène
électrique (énergie) courant continu courant alternatif
triphasé monophasé émission
transformateur
●Caractéristiques – Grandeurs physiques
puissance (en Watt - W) énergie (en Joules - J) bruit (en décibels - dB)
couple (en Newton Mètre – Nm) force (en Newton – N) magnétique (en Tesla – T)
vitesse angulaire (en tour/ minutes – tr/min) thermique (en Joules – J)
cylindrée (en centimètre cube – cm³)
●Types de moteur
pas-à-pas synchrone asynchrone
explosion
●Service – Utilité !
aide technique voiture machine
robot groupe électrogène moteur
●Mouvements
mouvement déplacement rotation
motorisation2.sxw / 5 oct 2005 / Version 2 2 / 6
Représentation initiale
Synthèse
Appropriation

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2005 -2006
Le groupe a été confronté à la difficulté de créer des catégories et surtout de ventiler les mots dans chaque
catégories.
Le lecteur pourra à loisir compléter chaque catégorie avec des mots manquants dans l'énumération.
2 – Réflexion sur le mouvement
L'étape suivante est une amorce de réfléxion sur le mouvement.
Les mouvements ci-dessous ont été identifiés :
●Mouvement linéaire de translation
●Mouvement de rotation
●Mouvement plan général
●Translation circulaire
Nota :
Le concept de motorisation est plus large que la notion de moteur électrique. Un mouvement effectué
par un vérin est également une motorisation.
Nous pourrions dire que tout mouvement entre deux surfaces, entre deux solides peut potentiellement
être motorisé.
Cette réflexion est complétée par une recherche de solution de transformation de mouvement, notamment
pour le passage du mouvement linéaire au mouvement de rotation.
●Arbre à came : tranforme la rotation en linéaire et n'est pas réversible
●Crémaillère : réversible
●Roue et vis sans fin : réversible pour les vis à billes
●Biellettes : réversible
●Poulie dans le cas du levage : non réversible
3 – Actigramme fonctionnel
Après ce tour d'horizon, nous nous recentrons sur la motorisation électrique et nous établissons l'actigramme
fonctionnel.
motorisation2.sxw / 5 oct 2005 / Version 2 3 / 6
Représentation initiale
Synthèse
Appropriation
Fonction
Verbe à l'infinitif
WRE C
Support d'activité
Matière
d'oeuvre
Matière d'oeuvre
+
Valeur ajoutée

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●Fonction : Transformer
●Matière d'oeuvre en entrée : Énergie électrique
●Matière d'oeuvre en sortie : Énergie mécaniques, Pertes
●Contraintes : W (énergie), C (configuration), R (réglage), E (exploitation)
●Support d'activité : moteur électrique
Cet actigramme sera la première chose à définir lors de l'étude des différentes motorisations. Il permet de
poser de manière simple le cadre d'étude.
4 – Actigramme du moteur électrique
Appliquons la représentation fonctionnelle au moteur électrique.
5 - Caractéristique de l'énergie mécanique
●Couple en Nm La relation mécanique est C = F x distance
●Force en N
●Vitesse de rotation en tr/min, en tr/s, en rad/s La relation qui lie ces unités ω (rad/s) = 2π x N (tr/min) /
60
●Vitesse linéaire en m/s
●Accélération angulaire en rad/s²
●Accélération linéaire en m/s²
●Puissance mécanique en W La relation physique est : Pu = C x ω = F x vitesse linéaire
●Travail en J (Joules) = Energie = Pu x temps
●Bruit en dB, essentiellement dû à la ventilation du moteur
motorisation2.sxw / 5 oct 2005 / Version 2 4 / 6
Représentation initiale
Synthèse
Appropriation
Transformer
WE C
Moteur électrique
Énergie
électrique
Énergie
mécanique
R
Couplage pour les
moteurs
asynchrones
Organe de commande

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●Vibrations en lien avec le type d'accouplement, l'alignement des axes, le non équilibrage de la charge
entraînée, les machines environnantes ...
●Environnement : l'humidité, la poussière, la température, la compatibilité électromagnétique (CEM),
l'ambiance explosible ...
●Couple résistant de la charge : caractéristique C = f ()
●Quadrants de fonctionnement : charge entraînée et charge entraînante, fonctionnement moteur,
fonctionnement générateur, freinage ...
●Moment de giration MD² ou moment d'inertie
●Facteur de marche : c'est le rapport, en %, entre la durée de mise sous tension du moteur pendant le
cycle machine et la durée du cycle machine, à condition que le cycle machine soit inférieur à 10
minutes.
●Régime de fonctionnement : service intermittent en lien avec l'échauffement du moteur. Il existe 8
services types de S1 à S8.
●Allure de la courbe de puissance en fonction du temps, s'il est possible de la déterminer lors de la
conception.
6 - Caractéristique de l'énergie électrique
●Intensité en Ampère (A)
●Tension ou différence de potentiel en Volt (V)
●Résistance en Ohm (). Dans le cas des moteurs électriques il s'agit surtout des résistances des
enroulements qui conduisent à une dissipation thermique par effet joule Pjoule = R x I².
●Puissance en Watt (W). L'expression générale est P = u(t) x i(t).
●Type de réseau électrique : monophasé, triphasé, continu.
●Fréquence en Herz (Hz). Fréquence de 50 Hz pour la France et qui correspond aussi au fondamental
dans la décomposition du spectre de fréquence d'un signal électrique en lien avec le réseau électrique.
●Qualité de l'énergie électrique : les harmoniques (fréquences multiples du fondamental, 50 Hz), les
coupures, les micro-coupures, les chutes de tension, les creux de tension ... Les harmoniques génèrent
entre autre des couples antagonistes au niveau de l'arbre moteur.
●Sécurité des personnes, par les schémas de liaison à la terre : TT (domestique), TN (industrie), IT
(continuité de service).
●Sécurité des biens : les fusibles qui protègent contre les court-circuits et les surintensités, les
déclencheurs thermiques qui protègent contre les surcharges ou sur couple, les parafoudre qui
protègent contre les surtensions sur les lignes HT, essentiellement.
7 – Types de moteurs électriques
●Moteur à courant continu. L'alimentation de ces moteurs se fait principalement par un réseau
électrique continu redressé, à partir du réseau alternatif.
●Moteur asynchrone. Alimentation par un réseau triphasé, plus rarement par un réseau monophasé.
motorisation2.sxw / 5 oct 2005 / Version 2 5 / 6
Représentation initiale
Synthèse
Appropriation