Objectifs :

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N.L
Moteur à courant continu à excitation indépendante
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ELECTROTECHNIQUE
Leçon : B1
Objectifs
:
:
- Identifier un moteur à courant continu.
- Mettre en œuvre un moteur à courant continu.
- Déterminer les grandeurs électriques et mécaniques d’un moteur à courant continu pour
une charge donnée.
- Commander un moteur à courant continu par un hacheur série.
A- Présentations du moteur à courant continu :
I- Mise en situation :
Les moteurs à courant continu sont des convertisseurs d’énergie électrique en énergie mécanique.
Les moteurs à courant continu sont utilisés dans 3 domaines principaux :
 Faible puissance : de l'ordre de 10 W : Lève-vitre, essuie-glace, …
 Moyenne puissance: de l'ordre de 100 kW : Engins de levage: treuils, grues,
 Forte puissance : de l'ordre de 100 MW: Traction électrique : T.G.V, …
II- Constitution :
1- L’inducteur (ou circuit d'excitation) :
C’est un aimant ou un électroaimant (bobinage parcouru par un courant continu i: courant d’excitation).
Il est situé sur la partie fixe de la machine (le stator) :
Il sert à créer un champ magnétique (champ "inducteur") dans le rotor.
2- L’induit (circuit de puissance) :
L'induit est situé au rotor (partie tournante de la machine) il est constitué d’un cylindre d’acier doux, à
sa périphérie sont placés des conducteurs logés dans des encoches et reliés aux lames du collecteur
sur lequel viennent frotter deux balais :
C'est un bobinage parcouru par un courant continu I (courant d'induit).

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Moteur à courant continu à excitation indépendante
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3- Collecteur et balais :
Le collecteur est un ensemble de lames de cuivre isolées latéralement les unes des autres et disposées
suivant un cylindre en bout de rotor. Ces lames sont réunies aux conducteurs de l’induit.
Les balais (ou charbons), portés par le stator, frottent sur les lames du collecteur. Ces contacts glissants
entre lames et balais permettent d’établir une liaison électrique entre l’induit, qui tourne et l’extérieur de la
machine.
III- Symbole :
Moteur à électroaimants Moteur à aimant permanent
IV- Principe de fonctionnement :
Un moteur à courant continu est mis en rotation grâce à une force électromagnétique : appelée la force de
Laplace.
 Loi de LAPLACE :
Un conducteur traversé par …………………………….. et placé dans ……..…………………………….. est
soumis à ………………………….. dont le sens est déterminé par la règle des trois doigts de la main droite.
Cette expérience montre comment un conducteur peut
être animé d'un mouvement de translation.
Dans un moteur à courant continu, les conducteurs sont
solidaires d'un rotor mobile autour d'un axe fixe.
Ils sont donc animés d'un mouvement de rotation.
B
F
+
-
I
x
N
S
uex
iex
Induit Inducteur
I
U
M
I
U
M
Induit Inducteur

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Moteur à courant continu à excitation indépendante
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V- Réversibilité :
La machine à courant continu fonctionne en …………….ou en …………………………………………….... :
On dit qu’elle est …………….…………
 Elle fonctionne en génératrice
si on fait ………….……….... l’induit
par un procédé d’entraînement.
 Elle fonctionne en moteur
si on ……….………………. l’induit
par une source de courant continu.
VI- Modélisation :
Cas d’une génératrice Cas d’un moteur
VII- Plaque signalétique :
La plaque signalétique spécifie les caractéristiques de fonctionnement nominal (Régime de fct normal du
moteur).
VIII- Inversion du sens de rotation :
Deux possibilités existent pour inverser le sens de rotation de moteur à courant continu :
- Soit changer le sens du courant iex dans l’inducteur, (impossible pour les moteurs à aimant permanent),
- Soit changer le sens du courant « I » dans l’induit.
Génératrice
Moteur

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Moteur à courant continu à excitation indépendante
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B- Etude d’un moteur à courant continu :
I- Force contre électromotrice (f.c.é.m) :
Lorsque le rotor est en rotation, les conducteurs qu’il porte se trouvent dans un champs magnétique, il en
résulte une variation du flux du champ magnétique à travers chaque spire, elle engendre une force contre
électromotrice f.c.é.m induite notée E’, sa valeur est donnée par la relation:
II- Schéma équivalent de l’inducteur (moteur à électroaimants) :
III- Schéma équivalent de l’induit :
IV- Problème de démarrage :
Au moment de démarrage la vitesse de rotation n et la f.c.é.m E’ sont ……….……., le courant de
démarrage n’est limité que par la ………………………………. Idd =…………………………………….
Exemple :
La plaque signalétique d’un moteur à courant continu porte les indications suivantes
Un =240 V la tension d’alimentation nominale de l’induit ;
In = 20 A le courant nominal dans l’induit ;
Ra =1 Ω la résistance de l’induit.
Le courant de démarrage directe est Idd =
La pointe de courant de 240 A va provoquer la détérioration de l’induit par échauffement excessif.
Il faut limiter le courant de démarrage, en générale on accepte : Id = 1,5 In
Plusieurs procédés de démarrage peuvent être utilisés :
E’ =
E’
: f.c.é.m en Volt
(V)
Φ: flux inducteur sous un pole s’exprime en webers (Wb)
n : fréquence de rotation s’exprime en tr/s.
N : nombre des conducteurs dans l’induit.

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1- Rhéostat de démarrage :
Pour limiter le courant de démarrage, il faut insérer
un rhéostat de démarrage en série avec l’induit.
Au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente
sa f.c.é.m augmente, on diminue la résistance Rhd
du rhéostat de démarrage.
Dans notre exemple :
2- Alimentation sous tension réduite :
Démarrer le moteur progressivement sous une tension réglable jusqu’à atteindre le régime de
fonctionnement nominal. Ceci peut être obtenu à l’aide d’un redresseur commandé à thyristor ou d’un
hacheur délivrant une tension continue variable.
Dans notre exemple : ………………………………………………..
V- Vitesse de rotation :
…………………………………………………………………………………………………………………..…..
…………………………………………………………………………………………………………………..…..
D’après cette expression, on remarque que si le flux décroit alors la vitesse…………………………………..
Si le flux devient très faible, la vitesse prend une valeur trop excessive, ce qui risque de détériorer la
machine. Ce phénomène est connu sous le nom ……………………………….
NB : Ne jamais couper l’alimentation de l’inducteur lorsque l’induit est alimenté
VI- Bilan des puissances :
Soient :
Pat : la puissance absorbée par le moteur (……..)
Pém : la puissance électromagnétique ou électrique utile (……..)
Pu : la puissance utile (……..)
Pjex : les pertes joules à l’inducteur (…….)
Pj induit : les pertes joules à l’induit (…….)
Pfer : les pertes ferromagnétiques (…….)
Pméc : les pertes mécaniques (…….)
Pc : les pertes constantes ou collectives (…..)
u : la tension de l’inducteur (…….)
U : la tension de l’induit (…….)
E’: la f.c.é.m. (…….)
i : le courant d’inducteur (…….)
I : le courant d’induit (…….)
Tem : le couple électromagnétique
(…….)
Tu : le couple utile (…….)
Tp: le couple des pertes (…….)
Ω : la vitesse de rotation (…..….)
Ra : la résistance d’induit (…….)
r : la résistance d’inducteur (…….)
P
a ex
Pat
P
ém
= P
éu
= E’.
I
Pc = P
méc
+ P
fer
Pu
Pj
induit
=
R
a
.I
2
Pa induit = U.I
Pj
ex
P
a induit