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Moteur
à courant continu.
Le broyeur est équipé d’un moteur à courant continu alimenté à partir
du réseau via un transformateur et un redresseur commandé.
Le moteur utilisé est à excitation indépendante et constante.
L’inducteur absorbe ainsi une puissance constante Pexc
= 830 W. La résistance d’induit vaut R = 0,71 ohm.
On suppose que la charge entraînée par le moteur impose un couple de
moment constant quelle que soit la vitesse.
On donne la courbe n = f(U) obtenue lorsque le moteur absorbe un
courant d’induit d’intensité nominale IN = 70 A
(où n est la fréquence de rotation du moteur et U la tension
d’alimentation d’induit).
Quel
est le rôle du circuit inducteur ?
L'inducteur crée un champ magnétique.
Sous
quelle forme l’énergie électrique absorbée par l’inducteur est-elle
intégralement transformée ?
L'énergie électrique est transformée en énergie thermique ( effet Joule
).
Quel
nom donne-t-on à la partie du rotor sur laquelle viennent frotter les
balais, permettant ainsi l’accès aux conducteurs de l’induit
?
Le collecteur.
Représenter
le modèle électrique équivalent de l’induit du moteur en régime
permanent (on y fléchera et nommera toutes les grandeurs
électriques utiles). En déduire
la relation entre ces grandeurs.
UM = E +RIN.
UM : tension en volt ; E : force contre
électromotrice (V) ; R : résistance de l'induit (ohm) ; IN
: intensité (A).
Déterminer
graphiquement la tension dite de « démarrage » Ud.
Justifier, par le calcul, la valeur obtenue.
Au démarrage n =0, E =0 et Ud =RI = 0,71*70 =
49,7 ~ 50 V.
Pour U = 400 V, calculer, pour le moteur en charge nominale :
la
force électromotrice E.
E = U-RIN =400-0,71*70 = 350 V.
la
puissance électromagnétique Pem
;
Pem = EIN =350*70 =24,5
kW.
La
fréquence de rotation du moteur en rad.s-1.
Le graphe indique pour u = 400 V : n = 1700 tr/min.
w
= 2 p
n/60 = 2*3,14*1700/60 =178 rad/s.
Le
moment du couple électromagnétique Tem
:
Tem = Pem / w = 24,5 103
/178 =137,64 ~138 N m.
Le
moment du couple utile Tu
sachant que le moment du couple de pertes du moteur vaut Tp
= 6 N.m.
Tu = 138-6 =132 N m.
La
puissance utile Pu
;
Pu = Tu w = 132*178 =23,5 W
Le
rendement h du moteur.
h
= Pu / (Pa +Pexc)=
Pu / (U
IN +Pexc)=
23,5 103 / (400*70 + 830) =0,815 ~0,82 (82 %).
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Le
circuit d’alimentation de l’induit est représenté sur la figure
ci-dessous.
Le courant dans le moteur est considéré constant.
On visualise les grandeurs u2 et i2
sur un oscilloscope en utilisant une sonde de tension différentielle de
rapport 1/200 et une pince de courant de sensibilité 100 mV/A.
L’oscillogramme obtenu est donné.
Déterminer
la valeur efficace U2 de la
tension u2.
U2 =Umax *200 /2½
=3,5*200/1,414 = 495 V.
Sachant que, par rapport au fonctionnement à vide, la chute de tension
au secondaire du transformateur est de 20 V, calculer
le rapport m de transformation du transformateur.
(495+20) / 230 = 2,24.
Le redresseur commandé est un pont mixte. Justifier
cette affirmation en s’appuyant sur l’une des courbes de l’oscillogramme.
Le
redresseur commandé utilisé est un pont mixte : on reconnaît sur la
courbe représentant de i (voie Y2) des phases de roue libre (i = 0) qui n'existent pas avec
un pont tout thyristor.
Quel est
le rôle de la bobine placée en série avec l’induit du moteur
?
Bobine de lissage du courant.
Déterminer
l’angle de retard à l’amorçage q des
thyristors.
q
= 2p/10 =
0,63 rad.
Représenter,
l’oscillogramme obtenu lorsqu’on visualise les grandeurs uC et iC à l’aide
de la sonde et de la pince précédentes.
Déterminer
la valeur moyenne IC de
l’intensité du courant absorbé par le moteur.
<IC> = 1,4*5 / 0,100 = 70 A.
Déterminer
la fréquence de la tension uC.
T correspond à 5 divisions soit 10 ms = 0,010 s ; f = 1/T = 1/f = 100 Hz.
Calculer
la valeur moyenne <uC>
de cette tension sachant qu’elle est donnée par la relation
: <uC> > =U2max/ p ( 1 +cosθ).
<uC> =700 /3,14 (1+cos0,63) = 400 V.
Avec
quel appareil peut-on mesurer cette valeur moyenne ? Quel mode doit-on
utiliser ?
Voltmètre numérique en position DC.
Dans quel sens (croissant ou décroissant) faut-il modifier l’angle de
retard à l’amorçage si l’on veut ralentir le moteur ?
Il faut diminuer <uC>, donc diminuer cos q ; il faut donc augmenter q.
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