Tp 03 Moteur Shunt (1) 50d3m

1) Généralité : Un moteur à courant continu est une machine rotative qui transforme l’énergie mécanique disponible sur l’arbre moteur. Les parties constituant le moteur à courant continu sont les mêmes que celles d’une génératrice à courant continu. D’un point de vue structurel, un moteur à courant continu comporte un induit tournant et inducteur fixe. Cette dernière partie peut être soit bobinée, soit réalisée avec des aimants permanents. La machine à courant continu est réversible (c’est-à-dire elle peut fonctionner comme génératrice ou comme moteur). 2) Moteur à excitation en dérivation (shunte) : Une seule tension d’alimentation est exigée pour ce mode d’excitation qui permet de réalisé un moteur à vitesse pratiquement constante. Le courant absorbé par l’induit est proportionnel au couple résistent opposé au moteur.

Moteur

à

excitation

shunt

I = Ia + J U= Ech + Ra.Ia εm = E – Ech U = E – (εm – Ra.Ia) εm

Si

≈

0

→

≈

E

Ech

Or : Ia = I - J → U = E’ + Ra (I - J) etJ =

=

E’

→

U R ex +

U

=

E’

+

Ra.Ia

R

h

3) But de la manipulation : Cette manipulation a pour objet l’étude des caractéristiques à vide et en charge du moteur à courant continu à excitation en dérivation (shunte) et relevé des caractéristiques : · à vide : 1-

J

→

N

=

f(J)

à

U

=

Cste.

1

· En charge : 1- caractéristique de vitesse : I → N = f(I) à U = Cste et (Rex + Rh) = Cste 2- caractéristique de couple moteur : I → C = f (I) à U = Cste et (Rex + Rh) = Cste 3- caractéristique mécanique : C → N = f(C) à U = Cste et (Rex + Rh) = Cste 4- caractéristique de rendement : C → η = f( C ) à (Rex + Rh) = Cste

Caractéristique mécanique de la M.C.C

4) Principe : A vide le moteur shunt → entraine un frein électromagnétique. Pour créer un couple résistance à la fois constant et réglable, on peut utiliser aussi comme charge, une génératrice – balance (dynamo – frein) qui débite dans un rhéostat de charge. v 4-1) à vide : U R I a a E =U - R a I a = KN f Û N = K f Généralement : R a I a << U Þ N » U K f Sous tension U constant, N est inversement proportionnel au flux. Si le circuit magnétique du moteur n’est pas saturé, Ф est proportionnel au courant d’excitation J : Ф = α.J donc J↑ → Ф↑ → N↓. Remarque : Si J → 0, Ф → 0 et la vitesse tend vers une très grande valeur, donc il y aurait risque d’emballement du moteur. D’où le moteur shunt s’emballe s’il y a coupure dans l’enroulement inducteur. v 4-2) en charge : Pour un E' N = = Kf C em

moteur compensé (εm U -R a I a U -R a ( I -J ) = ......... 1 J Kf = K 'f I a = K 'f ( I - J )......... .......

=

0)

f 2 2

En éliminant Ia entre (1) et (2) on obtient l’équation Cem = f(N). Cem = Cu + Ou : Cu : couple utile disponible sur l’arbre du moteur (couple moteur). : couple des pertes Cem : couple électromagnétique v Le rendement :

h = Ou :

Pu C .w = u Pabs U

ω: Vitesse de rotation (rad/s) : w =

2 .π. N 60

Pu : La puissance utile (W) : Pu = C

.

I

2

.π 60 J )

; u

Pabs : La puissance absorbée (W) : Pabs = U . I =

.

N U

.(

I

a

+

5) Montage (Schéma de principe):

Avec : Rh est le rhéostat de champ ou d’excitation pour varier le courant inducteur ou d’excitation J. 6) Mode opératoire: v 6-1)Essai à vide : Pour cet essai la charge mécanique est découplée du moteur. Alimentez le moteur sous la tension U = Unom maintenue constante, ensuite variez le courant d’excitation J à l’aide du rhéostat de champ Rh et relevez la vitesse N, mesurée au moyen d’une dynamo tachymétrie (GT), pour chaque variation de J. Tableau des relevées : Caractéristique à vide N=f(J) à U = 70V = constante 0.04 J (A) N(tr/min) 1790

0.05 1770

1750

0.06 0.07 1720

0.08 1665

0.09 1590

0.1 1520

3

v 6-2)Essai en charge : La charge du moteur est un frein à poudre magnétique. La vitesse et le couple du moteur shunt à étudier sont mesures à l’aide d’instruments grâce à l’unité de commande qui fournit le courant de freinage nécessaire au frein. Faites varier (C) à l’aide de l’unité de commande. Pour chaque variation, mesurez N, I, à U = constante et Rh + Rex = constante.

à calculer

Tableau des relevées : Caractéristique en charge U=70V , J = 0.1A 0.4 0.6 0.8 1 C (N.m) 0.2 1355 1250 1112 1010 900 N(tr/min) 1.24 1.5 2.02 2.45 2.8 I(A) 86.8 105 141.4 171.5 196 Pabs (W) 28.36 52.3 69.83 84.57 94.2 Pu (W) 0.32 0.498 0.493 0.493 0.48 Η 7) Travail à effectuer:

1.2 820 3.3 231 102.99 0.44

1.4 770 3.7 259 112.83 0.43

1. Caractéristique de vitesse : N = f(I)

N=f(I) 1.6 1.4 1.2 1 0.8

N=f(I)

0.6 0.4 0.2 0 0

1

2

3

4

4

2. Caractéristique de couple : C = f(I)

N(tr/mn) 1355

1250 1112 1010

N(tr/mn)

0.2

0.4

0.6

0.8

900 820

1

1.2

770

1.4

4

3. Caractéristique mécanique : N = f(c)

N(tr/mn) N(tr/mn)

1355

1250 1112

0.2

0.4

0.6

1010

0.8

900

1

820

1.2

770

1.4

4. Caractéristique du rendement : η = f( C )

N(tr/mn) N(tr/mn) 1355

0.2

1250

0.4

1112

0.6

1010

0.8

900

1

820

1.2

770

1.4

4

Conclusion final Le motor à excitation derive ou shunt est compose de deux enroulment: Un enroulment autour du stator et un autour du rotor. Il sont connectés en paralléle et sont donc parcourus par des courant d’amplitudes differentes,shéma equivalent:ce moteur présent beaucoup d’avantages. Sa vitesse est sensiblement constant et facile à régler. De plus, il suffit de change le sens du courant pour changer sa vitesse de rotation. Ses utilisations sont diverses:machine utile , appareils de lavage. Pompes,ventilateurs etc……. Et la charge d’accumulation, reseau,a tension constant [a condution de coriger l’exitation], excitation de machines.

4