Détermination expérimentale des éléments du modèle de la machine à courant continu

Mémoire de fin d’études en génie électrique

Introduction générale
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LES MACHINES A COURANT CONTINU (MCC) 
1.1 : Généralité
1.2 : Génératrice à courant continu
1.3 : Moteur à courant continu
1.4 : Constitution et principe de fonctionnement d’une machine à courant continu
1.5 : Caractéristiques d’une machine à courant continu
CHAPITRE II : MODELES ET CARACTERISTIQUES DE LA MACHINE A COURANT CONTINU 
2.1 : Récapitulatif de la machine à courant continu
2.2 : Machine à excitation séparée en régime permanent
CHAPITRE III : DETERMINATION EXPERIMENTALE DES ELEMENTS DU MODELE DE LA MACHINE A COURANT CONTINU 
3.1 : Essais des machines électriques à courant continu
3.2 : Détermination de la résistance d’induit R et de la constante K
3.3 : Détermination de l’inductance d’induit L
3.4 : Méthodes expérimentales d’analyse et de réglage de la commutation
3.5 : Déduction pratiques concernant les études théoriques et expérimentales de la commutation
3.6 : Pertes d’énergie et rendement des machines électriques
3.7 : Détermination du rendement par la méthode directe
3.8 : Rendement par la méthode des pertes séparées
3.9 : Détermination du rendement par méthode de charge mutuelle (récupération)
3.10 : Rendement par la méthode de CARDEW-FONTAINE
3.11 : Méthode de moteur auxiliaire
3.12 : Comparaison quantitative des méthodes analytiques et expérimentales
CHAPITRE IV : IMPLICATION PEDAGOGIQUE 
4.1 : Essai de détermination du rendement d’un moteur à courant continu à excitation indépendante
4.2 : Essai de détermination du rendement d’un moteur à courant continu à excitation en dérivation
4.3 : Essai de détermination du rendement d’un moteur à courant continu à excitation en série
Conclusion
Conclusion générale

Rapport PFE, mémoire et thèse avec la catégorie génie électrique

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MOTS CLES :
– Machine électrique
– Courant continu
– Etudes expérimentales
– Essais
– Commutation
– Méthodes
– Pertes
– Rendement

GENERALITE SUR LES MACHINES A COURANT CONTINU (MCC)

Généralité

Une machine à courant continu (MCC) est un convertisseur d’énergie. Elle réalise la transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique et la transformation inverse.
Dans le premier cas, la machine est un générateur ; dans le deuxième cas, c’est un moteur.
Elle est réversible : une même machine fonctionne suivant les circonstances en générateur ou en moteur.
Fig. 1.1 : Les deux conversions d’une machine à courant continu
La figure 1.1 symbolise les deux possibilités de conversion.
L’énergie mécanique est présentée sous forme d’un couple, de moment Г, susceptible de tourner à la vitesse angulaire Ω ; l’énergie électrique pour sa part, se manifeste sous forme de tension et de courant continu.
La machine à courant continu (MCC) est constituée essentiellement :
D’un stator inducteur, en général fixe, comportant les enroulements excitateurs, qui produisent un champ magnétique dans les entrefers ;
D’un rotor induit, mobile, qui est le siège de la force électromotrice (fém) sinusoïdale redressée par un redresseur mécanique appelé système balais-collecteur ;
• Les deux sont séparés par un entrefer.
D’un collecteur, dont les lames sont soudées aux conducteurs de l’induit et de balais qui sont les liaisons entre le circuit mobile et le circuit extérieur fixe.
Energie
Mécanique
utile
Energie
Electrique
fournie
Moteur
Pertes d’énergie
Pertes d’énergie
Energie
Electrique
utile
Génératrice
Energie
Mécanique
fournie

Génératrice à courant continu

Les génératrices à courant continu entraînées par une source d’énergie mécanique, peuvent fournir un courant continu à une charge selon leurs modes d’excitation suivants :
Génératrice à excitation séparée ;
Génératrice à excitation shunt ou dérivation ;
Génératrice à excitation compound ou composée ;
Génératrice à excitation série.
Les caractéristiques de ces génératrices à courant continu diffèrent de leurs schémas de principe.

Moteur à courant continu

Les moteurs à courant continu, comme les génératrices, se classent selon le mode de branchement de l’enroulement d’excitation par rapport à l’induit. On a donc des moteurs à excitation en dérivation, série et composée. Tous ces moteurs qui ont des caractéristiques différentes sont largement utilisés dans des domaines divers. Mais le principe de base de ces moteurs est le même processus énergétique caractérisé par les équations des forces électromotrices et des couples.
Domaines d’utilisation:
Pour les moteurs shunts, la vitesse constante les fait utiliser dans la commande des machines-outils (tours, perceuses, etc.), dans les appareils de levage, ainsi que dans les métiers de tissage. Ils ont les principales propriétés suivantes :
Faible couple de démarrage ;
Ne supportent pas les grandes surcharges ;
Vitesse constante quelle que soit la charge ;
Ne s’emballe pas à vide.
Dans un moteur shunt, il peut y avoir un grave inconvénient si le circuit de l’inducteur se rompt. En effet, le moteur n’étant plus excité, il n’y a plus de force contre électromotrice (fcém), l’intensité devient très importante dans l’induit et ce dernier grille. On ajoute souvent un deuxième dispositif de sécurité contre les surintensités du courant d’alimentation qui, sans griller l’induit, risquent d’endommager l’isolant de l’enroulement.
Le moteur shunt est employé surtout en traction électrique (locomotives, tracteurs…) et pour actionner les appareils de levage (grue et palans, ponts roulants…).

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