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Typology: Assignments
1 / 24
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1
Ce cours utilise de nombreux ouvrages et sites web sur lesquels
j ’ai repris des photos ou des diagrammes.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui directement et/ou
indirectement ont contribué à l’enrichissement de ce cours.
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS La machine à courant continu
2
3
Fonctionnement en moteur des MCC
Hypothèse :On considère un champ magnétique constantOu se trouvent les pôles Nord et Sud?
Sous un pôle magnétique les courants des encoches circulent tous dans lemême sens et sont orthogonaux au champ magnétique
I
.
d
l
I
.
d
l
I
.
d
l
I
.
d
l
I
.
d
l
I
.^
l
I
.
d
l
B
B
B
B
B
B
B
B
I
.
d
l
d
Ι
Ou se trouvent
les pôles Nord et Sud?
Ι
4
Encoches ou sont logées les conducteurs
collecteur
rotor
Fonctionnement en moteur des MCC
5
Fonctionnement en moteur des MCC
Courant entrant
On essaye d’implanter un grand nombre de « cadres de courant » au rotor.-> encoche
Sous un pôle magnétique les courants
des encoches
circulent tous dans le
même sens et sont orthogonaux au champ magnétique
6
Principe d’aiguillage du courant dans une encoche
Β
11
θ
Couple
θ
Couple
1
Be
Bi
1
Be
Bi
12
θ
Couple
θ
Couple
1 Be
Bi
1
Be
Bi
13
Chaque
fil conducteur est soudé à ses extrémités
sur deux lamelles du collecteur.Le collecteur solidaire de l’induit alimente tour à tourchaque brin actif par l’intermédiaire des balais et deslamelles.Il assure ainsi l’alimentation synchronisée de chaquebrin.
14
Ensemble cylindrique de lames de cuivre isolées les unes des autres
Chaque lame est soudée à un des deux fils sortant d’une des bobines del’induit
Il tourne avec le rotor
Le collecteur
Encoches ou sont logées les conducteurs
collecteur
rotor
15
Il est essentiellement constitué par une juxtaposition cylindrique de lames decuivre séparées par des lames isolantes.
Chaque lame est reliée électriquement au bobinage induit.
Le collecteur
16
Balais
Faits en carbone en raison de sa bonne conductivité électrique et de son faiblecoefficient de frottement
Assurent la liaison électrique ( contact glissant ) entre la partie fixe et lapartie tournante.
En s’appuyant sur le collecteur, assurent un contact électrique entre l’induit etle circuit extérieur
Dans une machine à enroulements imbriqués, il y a autant de balais que de pôlesmagnétiques inducteurs
17
Balais
Pour des machines de forte puissance, la mise en parallèle des balais est alorsnécessaire.
18
Le rotor
∗
Cylindre plan
∗
Ferromagnétique
∗
Creusés d’encoches ou sont logés des conducteurs
23
Le circuit inducteur
Pôle inducteur
stator
24
Inducteur à aimant permanent
Il existe aussi des machines dont le champ magnétique inducteur est créépar des aimants permanents.Les pertes joules sont supprimées mais l ’excitation magnétique est fixe.Mais, dans les grosses machines, le coût des aimants pénalise cettesolution.
25
Machine composée de deux circuits bobinés (un circuit inducteur et un circuit induit) etd’un dispositif de commutation (collecteur et balais)
Principe de la machine électrique Circuit d’induit
r
r
r
F
i
l
B
=
.
∆
Circuit d’inducteur
U
I
MCC
fonctionnant
en
moteur
J
R
E
26
Force exercée par un conducteur :
(
)
l
d .
i
d
c
r
r
r
∆
Sur toute la longueur (
l
est constant :
Couple exercé par un conducteur situé à une distance
r
(rayon) de l’axe de
rotation:
l .
i .
r
c
eur
em/conduct
k
n k
c
dB
l .
i .
n .
r
e
∑
=
2
1
em/pole
Couple exercé par toutes les encoches sous un pôle :
i
c
, courant circulant dans un conducteur
27
On définit le champ magnétique moyen sous un pôle :
k
n k
e
n
e
∑
=
2
1
n
l .
i .
n .
r
e
c
em/pole
On exprime le flux magnétique moyen traversant le 1/2 cylindre (rotor sousun pôle) :
aire
dA
Couple total :
em
e
c
n
i .
n
r .
Périmètre d’un demi cylindre (sous un pôle) :Aire d’un demi cylindre (sous un pôle) :
28
De part la mise en parallèle de deux voies d’enroulement :
i 2
i
c
Couple total :
em
n
i .
n
e
i
29
i
c
, courant circulant dans un conducteur
1 encoche comporte
n
conducteurs, le courant d'encoche ->
c
Considérons un déplacement angulaire virtuel
d
θ
du rotor choisi égal à :
e
n
2
Le courant d'encoche de rang
k
coupe le flux d'induction
d
φ
k
issu du
pôle Nord, ainsi le travail virtuel exercé sur l'encoche s'exprime par :
dT
k
= n .i
c
.d
φ
k
Et, la dérivée du travail est liée au couple par :
dT
k
em_k
.d
θ
em_k
n
.i
c
.d
φ
k
d
θ
30
em_k
n
.i
c
.d
φ
k
d
θ
k
e
c
n k
d .
n
i . n
e
φ
π
2
2
1 ∑
=
=
k
c
n k
d d .
i . n
e
θ φ
2
1
∑
=
=
2
e n
Si on considère la contribution des encoches de rang
à
n
e
, alors on
obtient pour le couple électromoteur résultant :
k
n k
c
e
d
i .
n .
n
e
φ
π
∑
2 =
1
.
em
e
n
La somme des couples développés sur les encoches de rangs 1 às'écrit donc :
35
36
Conducteur 2’
déplacement
i
déplacement i
Conducteur 2
37
Ligne neutre 1
2
3
4
4’
3’
2’
1’
38
t
39
40
41
42
47
Champ électromoteur apparaissant dans un conducteur en mouvement :
F.E.M. apparaissant dans un conducteur en mouvement :
m
∆
m
∫
e
s’oppose à
i
, c’est la loi de Lenz. On en déduit son sens.
2 f.e.m. en parallèle car 2 voies d’enroulement
<
=
B
.
n .
.
r .
l
e
e 2
Ω
Ω
Ω
n
.
l . r .
n .
r .
l
e
e
e
e = k.
A flux constant :
k
n k
k
n k
e
e
∑
∑
=
=
2
1
2
1
Ω
Addition des f.e.m. de chaque circuit :
48
49
récepteur
1
er
cas :
La machine à courant continu est entraînée
e = k.
i .
k
em
Cause
La machine à courant continu fonctionne en génératrice
i
Cause
50
générateur
2eme cas La machine à courant continu est alimenté par un générateur
e = k.
i .
k
em
Cause
La machine à courant continu fonctionne en moteur
51
ANNEXE :
Réaction magnétique d‘induit
52
Lignes de champ dues à l’inducteur
53
Courant dans les spires
54
Lignes de champ dues au rotor
59
Poles de commutation
60
Poles de commutation
61
Pôles de compensation
62
Bobines de compensation
63
4 pôles inducteur
4 bobines de compensation
Bobines de compensation
Constitution d’un stator
64
65
Le bobinage du circuit d’induit
B
B’
1’
2
4
1
2 3
4
Assurer à partir d’un seul courant I, la distributionde tous les courants à un instant donnéRelier 1 et 1’, 2 et 2’, 3 et 3’, 4 et 4’
S
N
66
Représentation plane « développée » du rotor
S
N
2
4 3
5
6
1’
2’
3’ 4’
5’
6’
1
I
II
III
IV
V
VI
Section radiale Vue développée
1
2
S
N
3
4
5
6
1’
2’
3’
4’
5’
6’
VI
I
II
III
IV
V
c b a
c
d
d
e
e
i
Le courant se divise dans deux voies
ab
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS 1 La machine à courant continu
Modèle mathématique
et alimentation de la machine à courant continu
Ce cours utilise de nombreux ouvrages et sites web sur lesquels
j ’ai repris des photos ou des diagrammes.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui directement et/ou
indirectement ont contribué à l’enrichissement de ce cours.
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS 2 La machine à courant continu
3
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS
La machine à courant continu
Modèle dynamique de la m.c.c.^ Bobi nage
Inducteur
Rotor
i
u
C
perte_fer
C
perte_mecacanique
C
utile
PARTIE ELECTRIQUE
Inducteur
Rotor
i
u
r
e
u
Cem
Ω
φ
PARTIE MECANIQUE
d’i ndui t
u
l
Hypothèse : Fonctionnement à flux constant Équations dynamiques :
( )
( )
t
i .
k
t
C
em
=
( )
( )
t
.
k
t
e
=
t C t C t C t C
utile
_mecanique __
perte
fer
perte
em
−
−
−
=
.
dt
t
d
J
Ω
4
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS
La machine à courant continu
e
(
t
)=0 )
Démarrage de la m.c.c.
( )
( )
( )
( ) dt
t
di
L
t
r.i
t
t
u
.
e
=
Équations dynamiques lors du démarrage :
( )
( )
t
i .
k
t
C
em
=
( )
( )
t
.
k
t
e
Ω
=
( )
( )
.
1
t
u
r
t
i
=
t C t C t C t C
utile
_mecanique __
perte
fer
perte
em
−
−
−
=
.
dt
t
d
J
Ω
destruction
5
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS
La machine à courant continu
•Au fur et à mesure que la vitesse augmente, la f.e.m. (
e
) augmente, le courant diminue
destruction
Démarrage de la m.c.c.
rhéostat de démarrage
en série avec l’induit ce qui augmente sa
résistance et diminue le courant
dt
t
di
L
t
.i
Rrhéostat
r
t
e
t
u
.
=
dt
t
di
L
t
.i
Rrhéostat
r
t
e
t
u
.
=
6
Cours d’Electricité, Bruno FRANÇOIS
La machine à courant continu
Démarrage de la m.c.c.
200%
In
I
n
Contacteur
Fusible
Induit
Inducteur
