Les moteurs électriques Il existe un grand nombre de type de moteurs : Moteurs à courant continu...

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Les moteurs électriques

Il existe un grand nombre de type de moteurs :

Moteurs à courant continuMoteurs asynchronesMoteurs synchronesMoteurs pas à pas…

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Un moteur électrique c’est un actionneur.Il crée un mouvement de rotation à partir d’énergie électrique.

Moteur électrique

Énergie électrique

Énergie mécanique

Axe de sortie

Corps-bâti

Broches électriques

Si on regarde à l’intérieur :

moteur à courant continu

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Il y a deux ensembles cinématiques :

Le rotor :

Qui tourne et transmet le mouvement.Le stator :

Qui est fixé au bâti.

moteur à courant continu

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Le stator (ensemble fixe):

On distingue :

Deux aimants

Champ magnétique

Des balaisDistribuant l’électricité au rotor.

moteur à courant continu

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Le rotor (ensemble tournant):

On distingue :

Un collecteur qui reçoit l’électricité provenant des balais.

Des bobines

moteur à courant continu

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Le rotor (ensemble tournant):

Loi de Laplace :Un fil conducteur d’électricité (I) qui baigne dans un champ magnétique (B) est alors soumis à une force (F).

Champ magnétique

Courant électrique

Force générée

moteur à courant continu

B

IF

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Le rotor (ensemble tournant):

Les forces rouges font tourner le rotor.

Champ magnétique

Forces générées

Les Vertes ne servent à rien.

moteur à courant continu

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Le rotor (ensemble tournant):

Champ magnétique

Forces générées

Globalement on a un couple moteur

moteur à courant continu

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Le rotor (ensemble tournant):

Globalement on a un couple moteur

moteur à courant continu

anim electricmotor

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Le rotor (ensemble tournant):

Le courant électrique passant dans des fils ayant une certaine résistance « R », l’effet joule « RI2 » entraîne une perte d’énergie par chaleur. C’est là la principale perte énergétique des moteurs électrique mais elle reste assez faible comparativement à d’autres actionneurs.

moteur à courant continu

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MoteurEnergieélectrique

Energiemécanique

Pertes

Puissance absorbée (puissance électrique)

Pa = U x I

Puissance utile (puissance mécanique)

Pu = Cu x

Puissance utile Pu = Pa - pertes

RENDEMENT : = Pu / Pa

moteur à courant continu

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résistance de l’induit

Force électromotriceou fcem

moteur à courant continu

Dépend de la vitesse de rotation : E = K x

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Le couple moteur est assez faible

Le moteur tourne « vite » .(3000 tr/minutes ou plus)

On y remédie (dans la plupart des cas) en ajoutant un réducteur.

Réducteur Réducteur

Le réducteur :

Couple de sortie :

Vitesse de rotation :

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La plaque signalétique d’un moteur à courant continu indique :

Pu = 36,3kw = 120,4 rad/s

U = 440VI = 68,5A

Calculer le couple utile, la puissance absorbée,

le rendement.

moteur à courant continu

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La plaque signalétique d’un moteur à courant continu indique :

Pu = 36,3kw = 120,4 rad/s

U = 440VI = 68,5A

Calculer le couple utile, la puissance absorbée,

le rendement.

Pu = Cu x d’où Cu = Pu / = 301,4 N.m

Pa = U x = 42 kW

= Pu / Pa = 36,3kw/42kw = 0,86 = 86%

moteur à courant continu

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Le couple que fournit le moteur et la vitesse de rotation sont dépendants l’un de l’autre.

moteur à courant continu

Vitesse à vide

Couple de démarrage

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De la courbe couple vitesse se déduit la courbe puissance utile du moteur

Pu = C(N.m).(rad/s)

Pu = (2/60). C(N.m). N(tr/min)

moteur à courant continu

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Le rendement d’un moteur est le rapport entre la puissance mécanique utile qu’il peut fournir et la puissance qu’il absorbe.

La puissance utile et la puissance absorbée variant différemment avec la vitesse de rotation, le rendement est lui aussi fonction de la vitesse du moteur.

Le rendement est maximum pour une vitesse de rotation donnée supérieure à la moitié de la vitesse à vide.

moteur à courant continu

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TONDEUSE ROBOT RL500

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TONDEUSE ROBOT RL500

Les courbes fournies donnent, en fonction du couple résistant:

- la vitesse de rotation du rotor en tours par minute,- la puissance électrique absorbée,- la puissance mécanique disponible sur l'arbre moteur,- le rendement.

À l'aide du tableau de valeurs numériques, remplir le tableau récapitulatif:

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à vide

maxi

P maxi

Bloqué

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TONDEUSE ROBOT RL500

Les courbes fournies donnent, en fonction du couple résistant:

- la vitesse de rotation du rotor en tours par minute,- la puissance électrique absorbée,- la puissance mécanique disponible sur l'arbre moteur,-le rendement.

À l'aide du tableau de valeurs numériques, remplir le tableau récapitulatif:

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FAIRE VARIER LA VITESSE

moteur à courant continu

HACHEUR SÉRIE

Bloqué 0vSaturé Vcc

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FAIRE VARIER LA VITESSE

moteur à courant continu

HACHEUR SÉRIE

?????

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FAIRE VARIER LA VITESSE

moteur à courant continu

Modulation par Largeur d’Impulsion (MLI ou PWM)

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moteur à courant continu

INVERSER LE SENS DE ROTATION

Commande par pont en H

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Afin d'inverser le sens de rotation du moteur M on utilise le schéma électrique ci-dessous. Tracer sur ce schéma, le sens de circulation des courants pour les 2 sens de fonctionnement du moteur (utiliser 2 couleurs différentes). Dans chaque cas pour la tension aux bornes du moteur Umot compléter le tableau en indiquant l'état de chaque transistor (P pour passant ou N pour non passant).

D’après bac 2006

compléter le schéma pour assurer la commande par les ordres A et B.

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A/ Le moteur utilisé pour la commande d’ouverture et de fermeture de la porte STANLEY est un moteur à courant continu de type AXEM de vitesse 1500 tr/min (Tension nominale: 110v, Résistance d’induit R: 1,8 , Coeff du couple du moteur Kt: 0,286 Nm/A, Coeff de f.e.m du moteur Ke: 0,286 v/rad/s)

CALCULER la force électromotrice du moteur et DONNER son schéma équivalent

B/ Soit un moteur de 8 kW alimenté sous U=460v prévu pour 1580 tr/min, couple utile 48 N.m, courant nominal de 21A et de résistance d’induit 2,78 .

Q1: CALCULER sa vitesse angulaireQ2: DONNER son schéma équivalent (régime continu) et en déduire la f.e.m du moteurQ3: En DEDUIRE le coefficient de f.e.m du moteur