Variation de la vitesse d’un moteur Groupes Scientifiques d ’Arras L p août 2002

Sommaire Pile Moteur Circuit d’ensemble Varier vitesse Varier R Varier FEM Potentiomètre Transistor Montage

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

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

29/03/2017 Moteur électrique 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 Le changement de sens du courant dans les bobinages, permettant l ’entretien du mouvement de rotation est fait par le collecteur Nord Bobinage Bobinage Sud

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

Circuit d’ensemble Schéma de la pile avec le moteur FEM = Ri*I + Rm*I + FCEM

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

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

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

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

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

Potentiomètre Pour varier la FEM, on peut utiliser une FEM fixe suivie d ’un potentiomètre C ’est le montage Diviseur de Tension 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 Ce qui limite cette solution aux très faibles puissances Calculer pour 9v et I=0.2A (moteur à vide) la valeur du potentiomètre et sa dissipation I Ip

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

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

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