Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 1 Dans quels domaines utilise-t-on des moteurs à courant continu et pourquoi ? domaine industriel : encore quelques applica-tions particulières. Remplacé de plus en plus par la MAS avec variateur de fréquences. faibles puissances : jouets, outils à accu, élec-tronique de divertissement, etc… technique embarquée : équipements automobi-les, etc… traction : applications spéciales (métro, bus,…)

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 2 Quelles sont les fonctions du collecteur ? Il relie électriquement la partie fixe du moteur (stator ) à la partie tournante (rotor). Il inverse le sens du courant dans les enroulements rotoriques (rôle de commutateur).

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 3 Comment peut-on régler la fréquence de rotation d’un moteur DC à aimants permanents ? Dans un moteur DC à aimants permanents, le flux magnétique inducteur est constant et ne peut donc pas être réglé !  On ne pourra donc agir que sur la tension d’induit pour régler la fréquence de rotation du moteur.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 4 Comment varie la fréquence de rotation d’un moteur à courant continu si on diminue le courant d’excitation ? En diminuant le courant d’excitation, on agit sur le flux magnétique inducteur qui diminue également !  La fréquence de rotation va augmenter. (inversement proportionnel)

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 5 Pourquoi est-il nécessaire d’utiliser un rhéostat de démarrage et où doit-on le placer ? Au démarrage de la machine, la FCEM « E’ » est inexistante et la Ri de l’induit très faible.  Il en résulte donc un immense courant d’induit lors du démarrage. Ce rhéostat se place en série avec l’induit. Schéma équivalent du moteur DC Rh-d

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 6 Qu’appelle-t-on « zone neutre » de la machine et pourquoi se déplace-t-elle en charge ? C'est la zone où il n'y a pas de courant dans l'induit (zone de commutation). Elle se déplace avec la charge à cause des champs magnétiques produits par l'induit.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 7 Quel est le rôle des pôles de commutation ? Par quel courant sont-ils traversés et où sont-ils placés ? Ce sont des pôles auxiliaires qui servent à repositionner la zone neutre. Ils sont traversés par le courant de l'induit et sont placés sur la zone neutre théorique.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 8 Quelles sont les différentes pertes présentes dans un moteur DC ? Dans quelle partie de la machine se déve-loppent-elles et de quels paramètres dépendent-elles ? Pertes dans l’inducteur (stator) : pertes cuivre seulement (courant continu) ! Pertes dans l’induit (rotor) : pertes cuivre et pertes fer ou magnétiques (le courant change de sens dans l’induit  courant AC). Pertes mécaniques : les frottements et la ventilation.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 9 Comment peut-on inverser le sens de rotation d’un moteur DC à excitation indépendante ? Pour inverser le sens de rotation, il faut inverser le sens du courant dans l’induit (bornes A1 ou B2) ou dans l’inducteur (bornes F1 ou F2).

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 10 Pourquoi le moteur série ne doit-il jamais être utilisé sans charge ? Dans un moteur série, l’excitation est en série avec l’induit. Lors d’une diminution de la charge mécanique, le courant d’induit diminue, l’excitation également ce qui a pour effet d’augmenter la fréquence de rotation. Un moteur série s’emballe à vide : la charge ne doit jamais être supprimée.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 11 Quelles sont les applications typiques du moteur série ? Les applications typiques du moteur série sont des entraînements demandant un fort couple au démarrage. Exemples : tramways, voitures électriques, bus...

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 12 Un moteur DC fonctionne en charge nominale sous 220 V. L’intensité qui le traverse est de 13,6 A. Sa résistance interne vaut 0,84 . Calculer la valeur de la résistance de démarrage qui permet de ne pas dépasser 2 fois le courant nominal à l’enclenchement.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 13 Un moteur DC, dont l’excitation indépendante est constante, fonctionne en charge sous 110 V. Le courant est de 10 A et il tourne à 1200 tr/min. Sa R interne vaut 0,2 . Calculer sa fréquence de rotation lorsqu’il est traversé par un courant de 55 A sous 110 V.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 14 Un moteur DC alimenté sous 172 V, possède une FCEM de 160 V en fonctionnement nominal. L’induit a une résistance de 0,88 . Calculer : a) le courant d’induit

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 14 Un moteur DC alimenté sous 172 V, possède une FCEM de 160 V en fonctionnement nominal. L’induit a une résistance de 0,88 . Calculer : b) la valeur du courant de démarrage sans Rdémarrage

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 14 Un moteur DC alimenté sous 172 V, possède une FCEM de 160 V en fonctionnement nominal. L’induit a une résistance de 0,88 . Calculer : c) la valeur de la Rdémarrage pour Id = 2IN

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 15 Le démarreur d’une voiture est un moteur DC série. Il est alimenté par une batterie au plomb dont le FEM = 13,6 V et la Ri = 18 m. En fonctionnement à 1600 tr/min, il est traversé par un courant de 140 A. Au démarrage, la pointe de courant vaut 310 A. Calculer : a) la résistance interne du moteur.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 15 Le démarreur d’une voiture est un moteur DC série. Il est alimenté par une batterie au plomb dont le FEM = 13,6 V et la Ri = 18 m. En fonctionnement à 1600 tr/min, il est traversé par un courant de 140 A. Au démarrage, la pointe de courant vaut 310 A. Calculer : b) la tension aux bornes du moteur en fonctionnement normal.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 15 Le démarreur d’une voiture est un moteur DC série. Il est alimenté par une batterie au plomb dont le FEM = 13,6 V et la Ri = 18 m. En fonctionnement à 1600 tr/min, il est traversé par un courant de 140 A. Au démarrage, la pointe de courant vaut 310 A. Calculer : c) le couple utile sachant que le couple de frottement = 0,9 Nm.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 16 Citer quelques applications des moteurs pas-à-pas et expliquer pourquoi on a choisi ce type de moteur pour ces applications. Utilisation : tête de lecture de disque dur, tête d'impression pour imprimantes et machines à écrire, machine CNC, montres, automates, lasers d’usinage,… On le choisi pour son positionnement précis.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 17 Pourquoi le moteur pas-à-pas à reluctance variable n’a-t-il pas de couple de maintien si le stator n’est pas alimenté ? Lorsque le stator n'est pas alimenté, il n'y a pas de champ magnétique, donc pas de couple.

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 18 Voici 2 modèles de moteur pas-à-pas. Indiquer pour chaque modèle : a) de quel type de moteur il s’agit - électromagnétique - à reluctance variable

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 18 Voici 2 modèles de moteur pas-à-pas. Indiquer pour chaque modèle : b) le nombre de pas par tour - électromagnétique -  = 90° ; 4 pas / tour - à reluctance variable -  = 15° ; 24 pas / tour

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 19 Voici un modèle de moteur pas-à-pas. a) De quel type s’agit-il ? - électromagnétique

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 19 Voici un modèle de moteur pas-à-pas. b) La commande est-elle unipolaire ou bipolaire ? - électromagnétique - unipolaire

Ch.13 - Moteurs à courant continu - Exercice 19 c) Indiquer la séquence d’allumage des transistors de puissance permettant de faire avancer ce moteur de 4 pas dans le sens horaire - électromagnétique - unipolaire - T3-T1-T4-T2