Aurélie 26/08/12
 

 

   Alimentation d'un moteur à courant continu, hacheur : bac STI électronique 2012.




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Commande du moteur.
Ualim = 24 V ; K :interrupteur unidirectionnl commandé ; D : diode parfaite ; Bobine d'inductance L et de résistance supposée nulle.

a représente le rapport cyclique de la tension de commande. Pour un temps compris entre 0 et la période T, on note t1 l'instant aT : t1 = aT. L'interrupteur est fermé lorsque v6 = +15 V soit sur l'intervalle [0 ; aT].
L'interrupteur est ouvert lorsque v6 = -15 V soit sur l'intervalle [ aT ; T].
Préciser le rôle de la bobine d'inductance L et celui de la diode D
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La bobine permet d'obtenir une intensité constante Imot
La diode de roue libre permet la continuité du courant i dans la charge ( le moteur ) en dehors des phases d'alimentation et d'éviter une surtension aux bornes de T lorsque celui-ci s'ouvre.
Compléter le document suivant :

Déterminer la valeur du rapport cyclique a.
t1 = aT = 0,15 ms et T = 0,20 ms ; a = t1/T=0,15/0,20 = 0,75.
Calculer la valeur de la fréquence de hachage fh.
fh = 1/T = 1/(0,2 10-3) = 5,0 kHz.
Déterminer la valeur maximale Imot max et la valeur minimale Imot min de l'intensité imot.
Imot max = 55 A ; Imot min = 45 A.
En déduire la valeur moyenne de imot.
<imot> =45 + a (55-45)/2 +(1-a) (55-45)/2 =50 A.
Exprimer la valeur moyenne de la tension uc.
Uc moy = <uc> = Ualim a = 24*0,75 = 18 V.
Uc moy est mesurée à l'aide d'un voltmètre numérique en position DC, branché aux bornes de l'ensemble bobine + moteur.

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Montrer que la valeur Uc moy de la tension uc est égale à la tension moyenne aux bornes du moteur Umot moy.
uc = ubobine + umot ; <
uc> = <ubobine> +<umot>.
or la valeur moyenne de la tension aux bornes d'une bobine parfaite est nulle, d'où :
Uc moy =Umot moy.
On insère dans le montage deux résistances r de valeurs 0,1 ohm.
Indiquer les branchements de l'oscilloscope permettant de visualiser simultanément l'image des intensités des courants imot et iD.

Citer le nom et le rôle de ce dispositif.
Le hacheur série est un convertisseur continu-alternatif. Pour faire varier la vitesse de rotation du moteur, on intercale entre la batterie et le moteur, un dispositif de type hacheur série.




Moteur à courant continu.
Induit : tension d'induit nominale U = 24 V ; intensité nominale du courant d'induit : IN = 90 A ; fréquence nominale de rotation n = 1500 tr/min.
L'inducteur est constitué d'aimants permanennts. l'étude est faite dans les conditions nominales. E : fem du moteur et R : résistance de l'induit.
Quel est le rôle de l'inducteur pour ce moteur à courant continu ?
Les aimants permanents de l'inducteur créent un champ magnétique.
Exprimer U en fonction de E, R et IN : U = E + RIN.
Pour un moteur à courant continu à excitation indépendante, la fem E est proportionnelle à la fréquence de rotation n : E = k n avec k = 13,3 10-3 V min tr-1.
Calculer E et vérifier que r = 45 mW.
E = 13,3 10-3 *1500 =19,95 ~ 20 V ; R = (U-E) / IN = (24-19,95) / 90 = 0,045 ohm ~45 mW.
Le rendement du moteur est  de 80%.
Calculer la puissance totale Pabs absorbée par le moteur, la puissance mécanique utile Pu, la puissance perdue Pp.
Pabs = UIN = 24*90 =2160 ~ 2,2 kW.
Pu = EIN =19,95*90 =1795 ~ 1,8 kW. Pp =
Pabs - Pu ~0,40 kW.
La trotinette électrique doit êtr utilisée pendant 1h30 en conduite douce. L'intensité moyenne débité par l'association paralèle des deux batteries est de 40 A.
Quelle doit être la capacité d'une batterie ?
Durée ( h ) fois intensité (A) / 2 = 1,5 *40 / 2 = 30 Ah.










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