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Réaction d’induit
Jusqu’à présent nous avons supposé que seule la f.m.m. de l’enroulement inducteur agisse sur le circuit magnétique d’une machine à courant continu. Cependant, le passage du courant dans les conducteurs de l’induit crée également une force magnétomotrice qui a pour effet de déformer et d’affaiblir le flux provenant des pôles.
L’action magnétique de la f.m.m. de l’induit est appelée réaction d’induit.
Pour comprendre la réaction d’induit, on doit connaître le sens des courants circulant dans les conducteurs de l’induit situés en dessous de chacun des pôles. On peut facilement le déterminer lorsqu’on connaît le sens de rotation de la machine (la loi de Lenz).
L’exemple de la figure.2 .1 présente les conducteurs situés en dessous du pôle nord d’une génératrice qui tourne dans le sens antihoraire.
Lorsqu’un générateur fonctionne à faible charge, le faible courant circulant dans l’induit ne modifie pas de façon appréciable le champ magnétique Φ provenant des pôles (fig.2.1a). Mais quand le courant dans l’induit devient important, il produit une f.m.m. élevée créant un champ magnétique Φ (fig.2.1b). La somme des champs Φ et Φ 2 donne le champ résultant Φ .(fig.2.1c) On constate que la densité du flux augmente sous la moitié gauche du pôle, alors qu’elle diminue sous la moitié droite.
Ce phénomène a deux conséquences. D’abord, la zone neutre se déplace vers la gauche (avec le sens de rotation). Ensuite, à cause de la saturation de l’extrémité A du pôle, l’augmentation de flux produite sous la partie gauche ne réussit pas à compenser la diminution sous la partie droite; le flux Φ en charge est légèrement inférieur au flux Φ à vide. Pour les gros générateurs cette diminution peut être de l’ordre de 5%.
En outre, si l’on veut éviter une mauvaise commutation, on doit réajuster les balais sur la nouvelle zone neutre. Pour les génératrices les balais doivent être déplacés dans le sens de rotation.
Une fois les balais déplacés, la commutation est bonne; cependant, si le courant diminue, la f.m.m. de l’induit baisse et le point neutre occupe une nouvelle position située entre les deux positions précédentes. Il faut alors déplacer à nouveau les balais pour obtenir une commutation sans étincelles. Ce procédé est inacceptable lorsque le courant varie fréquemment et de façon très remarquée. Dans les générateurs de faible puissance (moins que 500 W), on peut se permettre de fixer les balais à une position intermédiaire, ce qui assurera une commutation acceptable pour toutes les charges.
Pôles de commutation
Pour compenser l’effet de la réaction d’induit, on dispose entre les pôles ordinaires des machines à courant continu des pôles auxiliaires, ou pôles de commutation, calculés pour développer une f.m.m. égale et opposée en tout temps à la f.m.ml’induit (fig. 2.2). L’enroulement des pôles de commutation est donc raccordé en série avec l’induit de façon à ce qu’il soit traversé par le même courant et qu’il développe une f.m.m. proportionnelle au courant d’induit.
On voit sur la figure que la f.m.m. des pôles de commutation s’oppose à la f.m.m l’induit, et annule ainsi l’effet de celle-ci. Par conséquent, les bobines qui sont momentanément court-circuitées par les balais se trouvent toujours dans une zone où la densité du flux est nulle. Il n’est donc plus nécessaire de déplacer les balais au fur et à mesure que la charge varie.
I. Génératrices à courant continu
I.1. Constitution
II. Propriétés des machines à courant continu
II.1. Force électromotrice induite
II.2. Réaction d’induit
II.3. Pôles de commutation
III. Différents modes d’excitation d’une machine à courant continu
IV. Essais des génératrices
IV.1. Marche à vide
IV.2. Marche en charge
V. Moteurs à courant continu et leurs caractéristiques
V.1. Couple électromagnétique
V.2. Réversibilité de la machine à courant continu
V.3. Caractéristiques des moteurs électriques
V.3.1. Importance de la caractéristique mécanique
V.3.2. Caractéristiques du moteur à excitation séparée
V.3.3. Caractéristiques du moteur à excitation shunt
V.3.4. Caractéristiques du moteur série
V.4. Choix d’un moteur à courant continu – caractéristiques mécaniques
VI. Performances des moteurs
VI.1. Moteur shunt
VI.1.1. Démarrage
VI.1.2. Variation de la vitesse
VI.1.3. Freinage
VI.1.4. Inversion du sens de la marche
VI.2. Moteur série
VI.2.1. Démarrage
VI.2.2. Réglage de la vitesse
VI.2.3. Freinage et inversion du sens de la marche
VI.3. Exercices
VII. Démarrage semi-automatique des moteurs à courant continu
VII.1. Moteur à excitation en dérivation
VII.2. Moteur à excitation en série
VII.3. Moteur à excitation composée
VIII. Installation et dépannage des machines à courant continu
VIII.1. Pose des machines
VIII.2. Entraînement des machines
VIII.3. Raccordement des canalisations au moteur
VIII.4. Entretien et réparation des machines électriques
VIII.5. Démontage, vérification mécanique et électrique
VIII.6. La méthode de diagnostic
VIII.7. Exemple de diagnostic
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES
TP-1. Génératrice à excitation indépendante
TP-2. Démarrage semi-automatique de moteur à excitation shunt
TP-3. Démarrage semi-automatique d’un moteur à excitation série
TP-4. Réglage de la vitesse d’un moteur série
TP-5. Freinage électrique d’un moteur série
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