Les moteurs électriques
Il existe un grand nombre de type de moteurs :
Moteurs à courant continuMoteurs asynchronesMoteurs synchronesMoteurs pas à pas…
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
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
Le stator (ensemble fixe):
On distingue :
Deux aimants
Champ magnétique
Des balaisDistribuant l’électricité au rotor.
moteur à courant continu
Le rotor (ensemble tournant):
On distingue :
Un collecteur qui reçoit l’électricité provenant des balais.
Des bobines
moteur à courant continu
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
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
Le rotor (ensemble tournant):
Champ magnétique
Forces générées
Globalement on a un couple moteur
moteur à courant continu
Le rotor (ensemble tournant):
Globalement on a un couple moteur
moteur à courant continu
anim electricmotor
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
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
résistance de l’induit
Force électromotriceou fcem
moteur à courant continu
Dépend de la vitesse de rotation : E = K x
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 :
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
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
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
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
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
TONDEUSE ROBOT RL500
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:
à vide
maxi
P maxi
Bloqué
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:
FAIRE VARIER LA VITESSE
moteur à courant continu
HACHEUR SÉRIE
Bloqué 0vSaturé Vcc
FAIRE VARIER LA VITESSE
moteur à courant continu
HACHEUR SÉRIE
?????
FAIRE VARIER LA VITESSE
moteur à courant continu
Modulation par Largeur d’Impulsion (MLI ou PWM)
moteur à courant continu
INVERSER LE SENS DE ROTATION
Commande par pont en H
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.
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