Travail demandé 

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Problème 1 : Génératrice à courant continu.

Le flux maximum utile sous chaque pôle inducteur d’une machine à courant continu, parfaitement compensée, est f = 24 mWb. La f.é.m. vaut E = 200 V lorsque le rotor tourne à     n = 1200 tr/mn.

Questions 

1 – Calculer, en rad/s, la vitesse de rotation W.

2 – Calculer la constante K de la machine.

3 – Le courant dans l’induit valant I = 10 A, calculer le moment du couple électromagnétique.

4 – Le flux f restant constant, quelle est la valeur E’ de la f.é.m. lorsque la vitesse de rotation du rotor devient   n’ = 1500 tr/mn ?

5 – Quelle devrait être la valeur f’ du flux pour que la f.é.m. reste égale à E = 200 V à la fréquence de rotation  n’ =1500 tr/mn ?

Problème 2 : Etude d’un moteur shunt

Données :          – Résistance des inducteurs (pas de rhéostat d’excitation) r = 110 W.

• – Résistance de l’induit R = 0,2  W.
• – Tension d’alimentation : U = 220 V.
• – Pertes constantes : P_c = 700 W.

1 – La fréquence du moteur est de 1500 tr/mn quand l’induit absorbe un courant de 75 A.

 Calculer :   a – la force électromotrice ;  b – la puissance absorbée ;c – la puissance utile ;   d – le rendement ;   e – le couple utile.

2 – Déterminer la résistance du rhéostat de démarrage pour que l’intensité au démarrage soit de 160 A. Quel est alors le couple au démarrage ? (On suppose le circuit magnétique non saturé, le 1° permet le calcul de N. F.

3 – Variations spontanées de fréquence de rotation : Calculer la fréquence lorsque le courant induit est 45 A, puis lorsque le moteur est à vide (Pu = 0 ; R.I² négligeable devant P_c).

4 – Réglage de la fréquence : Le flux restant proportionnel à l’excitation, quelle valeur faut-il donner au rhéostat d’excitation pour porter la fréquence à 1650 tr/mn avec le même courant I qu’au 1^er ?

Exercice 3 : Moteur à courant continu à excitation série.

1 – On désire mesurer, à la température de fonctionnement, les résistances de l’induit et de l’inducteur d’un moteur série.

• 1-1 – Donner le schéma de mesure.
• 1-2 – Préciser le mode opératoire et les précautions à prendre pour réaliser cet essai

2 – La plaque signalétique d’un moteur série indique :

240 V – 15 A – 1500 tr/mn – 3 kW

La résistance totale du moteur est R_t = 2,0 W.

2-1 – Le moteur est alimenté sous une tension U = 240 V maintenue constante.

Calculer pour le fonctionnement nominal :

2-1-a – la f.é.m. ;

2-1-b – le moment du couple électromagnétique ;

2-1-c – la puissance absorbée et le rendement ;

2-1-c – les pertes dues à l’effet joule ; en déduire la valeur des pertes collectives (pertes constantes) ; comment déterminer expérimentalement ces pertes collectives.

  2-2 – On alimente maintenant le moteur sous tension variable.

2-2-a – Le circuit magnétique n’étant pas saturé, montrer que la f.é.m. peut s’écrire E = k.I .n. Calculer la valeur numérique de k, si n est exprimé en tr/s.

2-2-b – Le moteur entraîne une charge imposant un couple résistant constant. Montrer que si l’on néglige le couple de pertes, le moteur absorbe un courant d’intensité constante.

2-2-c – Etablir l’équation des variations de n (en tr/s) en fonction de U lorsque le courant I = 15 A. Représenter la caractéristique n = f(U) pour 0£U£240 V.