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Variation de la vitesse dun moteur Groupes Scientifiques d Arras L p août 2002.

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1 Variation de la vitesse dun moteur Groupes Scientifiques d Arras L p août 2002

2 Sommaire n Pile n Moteur n Circuit densemble n Varier vitesse n Varier R n Varier FEM n Potentiomètre n Transistor n Montage

3 Pile électrique n L équivalent électrique est une Force Electro Motrice (FEM) en série avec la Résistance interne (Ri) n Par la loi d Ohm ( U = R I ), en court circuitant les deux bornes on obtient l Intensité de court circuit (Icc) n FEM = Ri * Icc Icc = FEM / Ri

4 pile rectangulaire 9 V n F E M = 9 V n I c c = 5 A alcaline 1 A saline n --> Ri = 1.8 ohm alcaline 9 ohms saline

5 Moteur électrique n Il est constitué du stator (ou inducteur : aimant permanent), du rotor (ou induit : bobinages), du collecteur, des deux balais, des deux paliers, de l axe faisant sortie n Le changement de sens du courant dans les bobinages, permettant l entretien du mouvement de rotation est fait par le collecteur Nord Sud Bobinage

6 F C E M et R m n Un moteur électrique est équivalent à une Force Contre Electro Motrice (F C E M) en série avec la Résistance moteur (Rm) n La vitesse de rotation n vaut k * FCE M (n en tr/mn, FCEM en Volts, k en tr/mn par V) n La FCEM est dû à l effet Dynamo (ou effet Génératrice) n Rm (en ohms) est dû aux bobinages, aux contacts balais-collecteur,..

7 Circuit densemble n Schéma de la pile avec le moteur n FEM = Ri*I + Rm*I + FCEM

8 R avec Ri+Rm n R remplace Ri & Rm en série n FEM = R*I + FCEM

9 Varier vitesse n n = k * FCEM n Varier n, cela revient à varier la FCEM n k est une constante du moteur

10 Varier R n FCEM = FEM - R*I n La variation de la FCEM peut être faite par la variation du produit R*I n Et avec I constant (ou peu variable), par la variation de R n I dépend de la charge mécanique à la sortie du moteur n Avec FEM=9v Ri=1.8 Rm=9 I=0.2A calculer R maxi ainsi que sa dissipation

11 Varier FEM n FCEM = FEM - R*I n La variation de la FCEM peut être aussi faite par la variation de la FEM n Et avec R faible, les variations de I entraîneront des variations du produit R*I faibles

12 A propos de varier R n Elle peut être fait par l ajout d une résistance variable (rhéostat) en série avec Ri & Rm n Cette méthode a l avantage d être simple en montage n Le courant dans le cas du rotor bloqué est réduit n Mais les inconvénients sont: n La nécessité d une charge mécanique constante (pour I constant) n D une charge mécanique faible voire le moteur à vide n Le courant de démarrage est réduit n La dissipation dans le rhéostat peut être du même ordre que la puissance du moteur

13 Potentiomètre n Pour varier la FEM, on peut utiliser une FEM fixe suivie d un potentiomètre n C est le montage Diviseur de Tension n Pour que la plage de réglage occupe la course angulaire de l élément, il faut que Ip soit 5 à 10 fois supérieur à I n Ce qui limite cette solution aux très faibles puissances n Calculer pour 9v et I=0.2A (moteur à vide) la valeur du potentiomètre et sa dissipation Ip I

14 Transistor n Composant actif à trois pattes (ici version NPN) n Les noms sont Collecteur, Base, Emetteur (C, B, E) n L intensité de C à E vaut Gain fois l intensité de B à E n Ce composant a la particularité d amplifier le courant B E C

15 Collecteur commun n Ce montage reporte (à Vbe près) sur la sortie, la tension d entrée n Avec un courant d entrée plus faible

16 Montage n En rajoutant le transistor ainsi, on obtient le montage voulu de variation de tension n Le potentiomètre est ainsi de valeur plus grande n En pratique il est commode que la plage de réglage soit au moins 50% de la course angulaire (qui est souvent de 300°) n Avec FEM=9v I=1A Gain=100 calculer la valeur du potentiomètre et la dissipation maxi du transistor


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