Machine à courant continu

UNIVERSITE D’ELOUED DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE
3ème licence RE Module : Machines électriques
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Machine à courant continu
1. Présentation générale
1.1. Conversion d’énergie
La machine à courant continu est réversible, c'est-à-dire que la constitution d'une
génératrice (G) est identique à celle du moteur (M). Dans une génératrice, on met la
machine en rotation pour obtenir de l’énergie électrique. Dans un moteur, on applique
une tension électrique la machine pour obtenir la rotation.
1.2. Constitution
Elle se compose de deux parties le stator et le rotor.
1.2.1. Stator (L'inducteur ou circuit d'excitation)
L’inducteur (ou Stator) crée un champ magnétique fixe  . Ce stator peut être à aimants
permanents ou constitué d’électro-aimants (bobinage parcouru par un courant continu).
L’inducteur comporte :
- Le culasse en acier coulé ; elle comporte les pattes de fixation.
- Les noyaux polaires autour desquelles se trouvent les bobinages inducteurs.

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- Les pièces polaires ou épanouissements polaires qui élargissent la section de passage
du flux dans l’entre fer.
- Les pôles auxiliaires intercalés entre les pôles principaux et portants des bobinages
alimentés en série avec l'induit.
Le courant qui passe dans le circuit inducteur est appelé courant d’excitation de la
machine.
1.2.2. Rotor (l’induit)
C’est la partie mobile de la machine, porte les conducteurs soumis au flux
magnétique de l’inducteur. Il est constitué de tôle en fer au silicium isolées entres elles
pour limiter les pertes par hystérésis les pertes par courants de Foucault. Le fer de l’induit
comporte des encoches à la périphérie. Ces dans ces encoches qu’est logé le bobinage de
l’induit parcouru par un courant continu I (courant d'induit).
Le bobinage de L’induit est formé de sections. Une section est un groupe de spires
isolées entre elles. Les extrémités du bobinage de l'induit sont reliées au collecteur.
1.2.3. Le collecteur et les balais
Le courant du rotor doit sortir (génératrice) ou entrer (moteur). Il faut un collecteur
et 2 balais. Le collecteur est constitué d'une série de lames de cuivre juxtaposées et
isolées entre elles. I1 y en a autant que de sections et l'ensemble forme un cylindre placé
en extrémité d'induit. Les balais sont fixés sur la carcasse. Ces blocs de carbone
(charbons) frottent sur le collecteur en assurant un bon contact électrique.
1.2.4. Le circuit magnétique
Le circuit magnétique comportant une partie fixe, le stator, une partie tournant, le rotor et
l’entrefer l’espace entre les deux parties.

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- Compensation de la réaction magnétique de l’induit
Pour la Compensation de la réaction magnétique de l’induit on utilise un enroulement de
compensation, placés dans des encoches pratiquées sur les pièces polaires, qui traversé
par le courant induit produira une force magnétomotrice qui s’oppose aux ampère-tour de
l’induit
Problème de commutation
1.3. Symbole

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2. Les formules fondamentales de la machine à courant continu
2.1. Force électromotrice
Une bobine en mouvement dans un champ magnétique voit apparaître à ses bornes une
force électromotrice (f.é.m.) donnée par la :
Loi de Faraday =
Sur ce principe, l’induit de la machine à courant continu est le siège d’une f.é.m. E :
E = K. Φ. n
E = K
2  .Φ.
E = K
60 .Φ. N
E : f.é.m. (V)
K : constante qui dépend des caractéristiques de fabrication du moteur.
K = p
aN′
p : le nombre de paires de pôles
a : le nombre de paires de voies d’enroulement
N’ : le nombre de conducteurs (ou de brins - deux par spires)
 : Flux maximum à travers les spires (Wb)
n: vitesse de rotation (tr/s)
Ω: vitesse de rotation (rd/s)
N: vitesse de rotation (tr.mn)
2.2. Puissance électromagnétique
La puissance électromagnétique est la partie de la puissance électrique de la machine,
convertie en puissance mécanique.
Pem = E. Ia
Pem : puissance électromagnétique (W).
Pem = K. Φ. n. Ia
2.3. Couple électromagnétique
Un conducteur parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique
subit la :

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=.
Sur ce principe le rotor de la machine possède un couple que l’on nommera couple
électromagnétique.
 =
Ω=E. Ia Ω=E. Ia Ω
 =
2. π.Φ. Ia
Cem : couple électromagnétique (N.m).
Ω: vitesse de rotation (rad.s-1)
Si la machine fonctionne à flux constants
 =′. Ia
Avec
′=
2. π.Φ
3. Modèle équivalent de la machine à courant continu
3.1. Modèle équivalent de l’inducteur
Le bobinage inducteur alimenté sous tension continue ne présente que sa résistance de
bobinage.
 =.
re résistance de l’enroulement inducteur (Ω).
Ue Tension d’alimentation de l’inducteur (V).
Ie courant dans l’inducteur (A).
Le flux est proportionnel au courant d’excitation ie.
=.
3.2. Modèle équivalent de l’induit
L’induit va présenter une f.e.m. E et sa résistance de bobinage R.