Alimentation d'un moteur à courant continu : bac STi génie électronique  2010

L’alimentation du moteur est assurée par un pont en H, alimenté entre 0 et E = 24 V, dans lequel les transistors T1 à T4 se comportent comme des interrupteurs idéaux. (voir figure 14). Le dispositif de pilotage du pont compare la tension Vi continue à une tension triangulaire vtri variant de - 4 V à + 4 V, de fréquence 10 kHz, et génère la commande des transistors de la façon suivante : Lorsque vtri > vi les transistors T1 et T4 conduisent, T2 et T3 sont bloqués. Lorsque vtri < vi les transistors T2 et T3 conduisent, T1 et T4 sont bloqués. La tension vtri est représentée : Représenter la tension uM(t) aux bornes du moteur pour les trois valeurs de la tension Vi données. Graduer les axes des ordonnées pour trois représentations graphiques.   Indiquer clairement les intervalles de conduction des interrupteurs dans le cas N°1 (V i = 0 V). De 0 à 50 µs, T1 et T4 conduisent ; de 50 à 100 µs, T2 et T3 conduisent. Pour le cas N°2 (V i = 3 V), déterminer la valeur moyenne de uM(t). <UM(t)> =( 1,2*24 -8,8*24) / 10 = -18,2 V. Pour certaines valeurs de Vi la tension uM(t) aux bornes du moteur peut avoir l’allure représentée ci-dessous : Déterminer l’expression littérale de la valeur moyenne de uM(t) en fonction de E et a (rapport cyclique). <UM(t)> = a E-E ( 1-a) = E(2a-1). La valeur moyenne de uM(t) peut être positive, nulle ou négative selon les différentes valeurs de Vi. Quelle est la conséquence pour le moteur ? uM(t) =0 : arrêt du moteur ; uM(t) >0 : rotation dans un sens compté positif ; uM(t) <0 : rotation en sens inverse. Etude du moteur à courant continu. On utilise un moteur à courant continu à aimants permanents. On donne : RM = 1 ohm, résistance de l'induit du moteur. UM = 24 V, tension nominale d'induit. IM = 2 A, intensité nominale du courant d'induit. n = 750 tr/min, vitesse nominale de rotation du rotor. EM : force électromotrice (f.é.m) du moteur. Pour les questions suivantes, le moteur fonctionne en régime nominal. Donner le schéma électrique équivalent de l'induit du moteur.  Calculer la f.é.m EM. UM =EM + RM I ; EM =UM -RM I  =24-1*2 = 22 V. Calculer la puissance Pj dissipée par effet Joule au niveau de l’induit. Pj = RM I2 = 1*22 = 4 W. Calculer la puissance utile PU fournie par le moteur, sachant que les pertes totales Pt incluant les pertes par effet Joule s’élèvent à 8 W. Pu = UM I - Pt = 24*2-8 = 40 W. Calculer le rendement h du moteur. h = Pu / ( UM I ) = 40/48 = 0,83. .

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