Moteurs à Courant Continu - Moteurs Asynchrones

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Chapitre 17 Sciences Physiques - BTS

Moteurs à courant continu – Moteurs asynchrones

1 Loi de Laplace

1.1 Etude expérimentale

Le conducteur est parcouru par un courant continu ; il est placé dans un champ magnétique. Le conducteur se déplace sur le rail.

1.2 Enoncé

Tout conducteur parcouru par un courant d’intensité I, placé dans un champ magnétique d’induction , est soumis à une force électromagnétique appelée force de Laplace.

1.3 Caractéristiques

Le sens de la force est donné par la règle des 3 doigts de la main droite : majeur = magnétisme / index = intensité / pouce = force

L’intensité de la force de Laplace est donnée par la formule : Le champ magnétique s’exprime en tesla.

2 Courants de Foucault

Lorsqu’un disque métallique se déplace dans un champ magnétique, il se produit dans les masses métalliques, des courants induits appelés courants de Foucault. D’après la loi de Lenz, l’effet de ces courants s’oppose à la cause qui leur donne naissance, c'est-à-dire à la rotation : des forces de Laplace apparaissent et provoquent le freinage. Utilisation : freinage des bus et des poids lourds – système Telma

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3 Moteur à courant continu

Un moteur à courant continu comporte trois organes essentiels : Le stator Le rotor Le collecteur

3.1 Le stator ou inducteur

Le stator est constitué d’un électroaimant à deux pôles ; la carcasse ferme le circuit magnétique. Dans certain cas, le stator est un aimant permanent.

3.2 Le rotor ou induit

L’induit est constitué d’un cylindre présentant des encoches dans lesquelles sont logés les conducteurs droits.

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Le collecteur est constitué de lames de cuivre isolées entre elles. Deux frotteurs appelés « balais » ou « charbons » appliqués sur le collecteur assurent l’alimentation des conducteurs induits.

3.3 Fonctionnement

L’induit est placé dans le champ magnétique créé par l’inducteur. Les conducteurs droits situés dans le champ d’induction sont soumis aux forces de Laplace et . Ces actions conjuguées provoquent la rotation du moteur.

Lorsqu’un conducteur traverse la ligne neutre, la force à laquelle il est soumis doit changer de sens de façon à ne pas interrompre la rotation ; pour cela, le sens du courant dans le conducteur doit lui-même changer : c’est le rôle du collecteur.

3.4 Loi d’Ohm. Force contre-électromotrice

La loi d’Ohm est donnée par la relation :

La f.c.é.m. est donnée par la relation :

Schéma équivalent de l’induit

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3.5 Puissances

 Puissance électrique absorbée :

 Puissance électromagnétique :

 Pertes par effet Joule :

3.6 Problème posé par le démarrage

D’après les relations précédentes :

correspond au fonctionnement normal du moteur : c’est l’intensité nominale. Si le flux est constant, l’intensité ne dépend donc que de la fréquence de rotation . Mais à l’instant du démarrage, , donc : le rotor se conduit comme un résistor et l’intensité est maximale.

Afin de limiter les surintensités à l’instant du démarrage, on place en série avec l’induit un rhéostat de démarrage de résistance :

4 Moteur asynchrone triphasé

4.1 Définitions

Une machine synchrone est une machine électrique : produisant un courant électrique dont la fréquence est déterminée par la vitesse de rotation de la machine : fonctionnement « générateur » (alternateur) ; absorbant un courant électrique dont la fréquence détermine la vitesse de rotation de la machine : fonctionnement « moteur ».

La machine asynchrone, connue également sous le terme " anglo-saxon " de machine à induction, est une machine à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor. Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de ces machines n'est pas forcément proportionnelle à la fréquence des courants qui la traversent. en tr/s en N.m en W

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