SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  60
Télécharger pour lire hors ligne
2010-2011   Mohamed ELLEUCH   1
machine à courant continu
                INTRODUCTION

  Les machines à courant continu sont des machines
réversibles



 la marche en moteur qui est, de loin, la plus importante



  on préfère utiliser des redresseurs statiques à diodes ou
     p                                     q
à thyristors.


 2010-2011               Mohamed ELLEUCH                    2
Perspectives

 le moteur à courant continu étant le moteur idéal pour les
entrainements à vitesse variable.

 Il a connu, dans certaines années un nouvel essor grâce au
développement des commandes électroniques.

  A partir des années 2000, ces moteurs à courant continu
sont de plus en plus remplacés par les moteurs asynchrones.
                                               asynchrones

 Ces derniers munis de variateurs de vitesse sophistiqués
permettent de retrouver pratiquement les performances des
moteurs à courant continu.

2010-2011              Mohamed ELLEUCH                  3
Moteur cc de laminoir fourni en 1915, modernisé
           en 1955 et toujours en service.
                          j




2010-2011           Mohamed ELLEUCH                  4
Moteur cc de laminoir couple max : 2500kNm à
                50 tr/min, 1950
                         ,




2010-2011        Mohamed ELLEUCH               5
Fém induite dans une spire

                                  ω
                                           B

            N                              θ   S
                                      dS




   • Φ = B.S.cosθ
   • θ = ωt
   • e = -dΦ/dt = Em.sinωt !!!!
          dΦ/dt
                                                   6
2010-2011                Mohamed ELLEUCH
Principe de fonctionnement :
                       Redressement de la fém

Bague        Balais

                                       Collecteur




                                                    Balais




 2010-2011                    Mohamed ELLEUCH                7
Organisation Industrielle




2010-2011            Mohamed ELLEUCH    8
permanent-field transmission
         gear 1 kW (
              1.5     (Bosch)
                            )




2010-2011      Mohamed ELLEUCH      9
DC disc-type rotor 1 kW (ABB)
              yp             (   )




2010-2011       Mohamed ELLEUCH      10
universal motor (AC-DC) 300W




2010-2011   Mohamed ELLEUCH     11
DC-Motors : Organisation




2010-2011          Mohamed ELLEUCH     12
Induit




2010-2011   Mohamed ELLEUCH   13
Inducteur: Stator




2010-2011        Mohamed ELLEUCH
                                   14
Circuit inducteur
   Machine
bipolaire: p = 1




                                          Courbe B(θ) réelle


  Machine
tétrapolaire:
    p=2




                                         Courbe B(θ) idéalisée
    2010-2011          Mohamed ELLEUCH                           15
Fém induite
Mise en série des sections:


                                E                               E



                            2 voies d’enroulement:   4 voies d’enroulement:
                                     a=1                      a=2


Balais décalés de α:                                            α=0
                       p:         paire de pôles
                       a:         paire de voie d’enroulement
                       n:         nombre de conducteurs actifs de l’induit
                       Φ:        flux par pôle
                       N:        vitesse du rotor en tr/s
                       α:        décalage mécanique des balais par rapport à
                                 la ligne neutre
                                 l li        t
      2010-2011                            Mohamed ELLEUCH                     16
Bobinage de l’induit



                               Enroulement imbriqué simple
                                    p = a = 1 (2 balais)




                               Enroulement imbriqué simple
                                   p = a = 2 (4 balais)


                              Enroulement ondulé simple :
                                         p = a = 2 (2 balais)
                                                   (        )
                                Utilisé pour les moteurs en traction
                              électrique:
                                       fém élevée (courant réduit)
                                      Nombre de balais i i
                                      N b d b l i minimum
2010-2011        Mohamed ELLEUCH                                  17
Le Rotor



                           +


2010-2011     Mohamed ELLEUCH   18
Balais




2010-2011   Mohamed ELLEUCH   19
Machine industrielle




2010-2011          Mohamed ELLEUCH   20
Machine complète




2010-2011        Mohamed ELLEUCH   21
Moteur à 11 MNm




2010-2011      Mohamed ELLEUCH   22
Montage de la Machine à
               Courant Continu




2010-2011         Mohamed ELLEUCH     23
Réversibilité




2010-2011                               24
                      Mohamed ELLEUCH
Réaction transversale de l’induit




           Créé par                                  Créé par induit
        inducteur seul                                    seul




•Conséquences:     - Distorsion des lignes d’induction
                   - Affaiblissement du flux global s’il ya saturation
                   - Accentue les problèmes de commutation
    2010-2011                         Mohamed ELLEUCH                    25
Remèdes RMI transversale
                  p
                  petite puissance
                         p


•Pour les petites machines, on
fait d f t longitudinales
f it des fentes l it di l
dans l’inducteur

• ces fentes ne nuisent pas au
flux inducteur, tandis qu’elles
créent des chemins de grande
réluctance pour le champ de
l’induit.
l’i d it


  2010-2011                  Mohamed ELLEUCH   26
Remèdes RMI transversale
                 grande puissance
•Pour les grosses machines, on
           g                  ,
dispose un enroulement de
compensation.
•cet enroulement est, pour une
machine      à    deux      pôles,
l équivalent d’un
l’équivalent d un solénoïde que
l’on dispose dans les pièces
p
polaires.
•Cet enroulement est branché
en série avec l’induit, le sens de
ce courant étant opposé à ce l ilui             Bobines de
des brins actifs qu’il doit                     compensation
neutraliser.
neutraliser
  2010-2011                   Mohamed ELLEUCH                  27
Commutation : Phénomène

    Induit + Collecteur en
    mouvement



    Section en
    commutation


    Balais fi
    B l i fixes
•   le courant dans la section avant la commutation
                                                      Commutation
    (i=I/2) et après la commutation (i=-I/2).            idéale
l’inductance de la section en court-circuit a un
    double effet :
• Elle s’oppose à la disparition du courant I/2.
             pp            p
• Elle s’oppose à l’établissement du courant -I/2.


                                                          mmutation
                                                        rée sans
                                                         étincelle
Remarque: La commutation est inévitable. Elle est

                                                          elle
    inhérente au fonctionnement de la machine à
                                                       Com

                                                         é
    courant continu
                                                                      28
      2010-2011                     Mohamed ELLEUCH
Pôles de commutation
•   Ces pôles dont les axes sont sur la ligne                               Ligne neutre
    neutre à vide
•    sont étroits de même longueur que les
    pôles principaux.
•   Leurs bobines magnétisantes, qui sont
    en série avec l’induit comportent peu de
                     l induit
    spires de forte section.
•   pour induire dans la spire en court-
    circuit une f é
      i it       f.é.m. e qui neutralise, à
                               i     t li
    chaque instant cette tension de
    réactance (qui s’oppose à l’inversion du
    courant)                                                           Section qui va
•   Le pôle de commutation anticipe le pôle                           commuter: Elle
    sous lequel va passer la section en                             passe du pôle (sud)
                                                                       au pôle (nord)
    commutation
•   Pour les petites puissances, les pôles          Le pôle de commutation va
                                                   devancer le pôle principal pour
    de
    d commutation sont utilisés aussi pour
                t ti         t tili é     i
                                                     commencer l’inversion du
    la compensation de la RMI transversale.                   courant              29
2010-2011
                                 Mohamed ELLEUCH
Le STATOR : Machine de grande puissance (1)



                                            Pôle de commutation




            Bobines de compensation
2010-2011                 Mohamed ELLEUCH                         30
Le STATOR : Machine de grande puissance (2)
     4 bobines de commutation                     4 pôles inducteur




2010-2011
            Bobines de compensation   Mohamed ELLEUCH                 31
Equations générales de fonctionnement
•       En général, on suppose que la machine est parfaitement compensée:
           général
    •    La f.é.m. à vide entre balais:
                                                                     ±
                                                                    Φo
    En Charge : Moteur:
    •    On néglige donc:
          • La chute eB
          • La diminution du flux: (Φch ≈ Φo)




        2010-2011                         Mohamed ELLEUCH                   32
Couple électromagnétique
•   force de la place




    2010-2011           Mohamed ELLEUCH    33
Expression du couple
                      I
                                         pjinducteur
                                                                                         PFER
                                            u.Ie
                            U                                                           induit
                                                                                        i d it


      Ie
            Cu                                                            Pem = Ech.I
                 Ω            Pa =                     Painduit =                                Pu =
                            U.I + u.Ie                   U.I                                     CU.Ω
                                                                            = Cem.Ω



                                                              Pjinduit = R.I2            pméca




                                                                                                 34
2010-2011
                          Mohamed ELLEUCH
Couple utile




Le couple moteur et le couple résistant satisfont:




                                                     35
2010-2011                          Mohamed ELLEUCH
Bilan énergétique (Moteur)




2010-2011            Mohamed ELLEUCH
                                         36
Problèmes posés par les moteurs

Au démarrage:                                         Il faut limiter Id !!!




 3) Les deux solutions combinées peuvent être utilisées en même temps :
      Diminuer Ud et insérer un rhéostat Rd.
      Di i


 2010-2011                     Mohamed ELLEUCH                                 37
Problème d’emballement
Tension aux bornes de l’induit:




  • Il faut donc protéger les moteurs à CC contre les
               sous-excitations (Faible fl !)
                        it ti   (F ibl flux!)


  2010-2011                       Mohamed ELLEUCH   38
Différents modes d’excitation
  Excitation séparée ou
      indépendante                   Excitation shunt          Aimant permanent




                                                 Excitation composée
                  Excitation série                  ou compound




Les moteurs DC qui restent enMohamed ELLEUCH surtout l’excitation
 2010-2011                    exploitation sont                                   39
                     indépendante ou série
Moteurs série
•   induit et inducteur sont parcourus par le même
    courant I
•   Caractéristique de vitesse




Pour une tension donnée U, on obtient :




     2010-2011                   Mohamed ELLEUCH     40
Caractéristique mécanique
                                      Φ




                                                        I

                                          AV.    AP. 
                                          Sat    Sat




2010-2011           Mohamed ELLEUCH
                                                            41
Couple Cem(N)
•   Par élimination du
    P éli i ti d courant d é
                       t des équations suivantes:
                                 ti      i   t




  En plus de l’équation Φ(I) : (Φ = k.I Av-Sat;
ou Φ = cte Ap. Sat )




Allure « hyperbolique » de la caractéristique mécanique, appelée aussi
« caractéristique série » : (vitesse varie beaucoup avec la charge)
                                                            charge).
    2010-2011                   Mohamed ELLEUCH                 42
Etude du démarrage
                                  g




• Ce couple fort de démarrage justifie l’utilisation du moteur série dans la traction
électrique où l’on a besoin d’un démarrage (le plus rapide possible) après chaque
arrêt dans une station donnée (vu le nombre d’arrêts sur une ligne!)


 2010-2011                        Mohamed ELLEUCH                                 43
Freinage par récupération
• Le plus souvent, quand la source de la tension le permet, on
  freine en récupération après avoir transformé la machine en
                  p          p
  génératrice à excitation indépendante :
• U>E: Fonctionnement moteur
• U<E: Freinage (Fonctionnement Générateur)
      L’énergie cinétique du moteur est restituée sous forme
            g         q
                       électrique à la source U.
Condition:                                                      IG
                                                             IM
• Il faut que la source de tension soit réversible!
                                                            E
• Sinon l’énergie cinétique du
        l énergie                                                    U
moteur sera dissipée pendant le                             R
freinage dans un rhéostat
      g
                                             Ie
   2010-2011               Mohamed ELLEUCH                      44
Freinage Rhéostatique
• Le freinage rhéostatique est possible mais il faut inverser
  les connexions entre induit et inducteur en même temps
  qu on
  qu’on sépare la machine de la source pour la brancher
  sur la résistance de débit.




2010-2011               Mohamed ELLEUCH                     45
Universal machine
            (
            (Moteur Universel)
                             )
                    Approach for flux determination:

                    A phase shift applies for the armature current
                    Approach:




                      highest possible direct component
                      Assumes: cosρ ----> 1
                           and        ρ ----> 0

2010-2011        Mohamed ELLEUCH                               46
Voltage equation




2010-2011       Mohamed ELLEUCH   47
universal machine,
                     speed characteristic
                      p




2010-2011 universal machine, speed characteristic (AC, DC)
                                 Mohamed ELLEUCH             48
moteur à excitation indépendante




                                        N   excitation séparée
                                   N0



                                    0
                                                                  I




2010-2011        Mohamed ELLEUCH                                 49
Couple
               p




2010-2011   Mohamed ELLEUCH   50
Caractéristique mécanique
                                                    C
                                                             excitation séparée


                                                                         N
                                                             Nvide




  Remarques :
  La caractéristique mécanique du moteur est appelée caractéristique shunt
puisque la vitesse varie peu avec la charge.
  Par la variation de la tension U, la caractéristique mécanique se translate
parallèlement à elle-même permettant de développer un couple donné à
différentes vitesses.

  Les différentes caractéristiques du moteur sont pratiquement linéaires. Ceci
facilite la commande de ce moteur
                            moteur.
    2010-2011                   Mohamed ELLEUCH                              51
Caractéristiques du moteur à excitation
                         indépendante




2010-2011                 Mohamed ELLEUCH             52
Freinage
• si U devient inférieure à E, le courant s’inverse dans l’induit et
  par suite le couple.




   2010-2011                Mohamed ELLEUCH                      53
Applications industrielles

• Le moteur série est essentiellement celui de la
  traction électrique C’est lui qui équipe actuellement des
           électrique. C est
  locomotives, ainsi que des rames automotrices (métro,
  T.G.V, etc …) et cela pour les raisons suivantes :
                )        p

       Il présente un couple de démarrage élevé
          p              p             g

       Il supporte bien les surcharges

       Il est autorégulateur de puissance (il ralentit automatiquement dans
      les montées mais l’augmentation du courant est limitée)
           montées,       l augmentation                   limitée).

       Il est robuste.

 2010-2011                    Mohamed ELLEUCH                           54
Applications Industrielles
Le moteur à excitation indépendante se rencontre principalement
avec son variateur de vitesse dans des équipements industriels (machines
outils, l i i pompes …), où l’ dé i :
  til laminoirs,            ) ù l’on désire

        Donner à la machine entrainée la vitesse optimale correspondant à
        chacun de ses régimes de fonctionnement

        Asservir la vitesse ou d’autres grandeurs moteurs
                                        g


Pour fournir à ces moteurs la tension continue variable, on les équipe
pratiquement toujours de convertisseurs électroniques (redresseurs ou
hacheurs).

Seuls les convertisseurs réversibles permettent un fonctionnement dans les
quatre quadrants.

    2010-2011                   Mohamed ELLEUCH                          55
Fonctionnement 4 Quadrants
                                         N



                                   2             1

                     vitesse

                    couple                                        vitesse
                                                                 couple
      freinage marche AV                     moteur AV

                       moteur AR         freinage marche AR                  C




                               3             4


                   vitesse                                      vitesse

                    couple                                    couple

2010-2011                      Mohamed ELLEUCH                              56
Exemple : monte-charge
                p               g




2010-2011          Mohamed ELLEUCH   57
Montée = marche AV


  Quadrant 1

Marche
Moteur
                                                   vitesse
pendant la                                         couple
montée


                                      Quadrant 1




2010-2011           Mohamed ELLEUCH                         58
Descente = marche AR


  Quadrant 4

Freinage                              couple
pendant la
descente                              vitesse




2010-2011           Mohamed ELLEUCH        59
•FIN
             FIN
 Machine à Courant
      Continu
2010-2011   Mohamed ELLEUCH   60

Contenu connexe

Tendances

électrotechnique
électrotechniqueélectrotechnique
électrotechniqueKum Visal
 
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantes
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantesCours d'Electrotechnique 2 : machines tournantes
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantesChristophe Palermo
 
Chapitre II : Transformateurs
Chapitre II : TransformateursChapitre II : Transformateurs
Chapitre II : TransformateursMohamed Khalfaoui
 
Ener1 - CM3 - Puissance électrique
Ener1  - CM3 - Puissance électriqueEner1  - CM3 - Puissance électrique
Ener1 - CM3 - Puissance électriquePierre Maréchal
 
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877RAMZI EL IDRISSI
 
Amplification Bipolaire
Amplification BipolaireAmplification Bipolaire
Amplification Bipolaireinali123
 
Formulaire
Formulaire Formulaire
Formulaire toumed
 
Electronique de puissance
Electronique de puissanceElectronique de puissance
Electronique de puissancebadr zaimi
 
Exercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphaseExercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphasemorin moli
 
Moteur a courant continu
Moteur a courant continuMoteur a courant continu
Moteur a courant continuwolfori
 

Tendances (20)

électrotechnique
électrotechniqueélectrotechnique
électrotechnique
 
Transformateurs
TransformateursTransformateurs
Transformateurs
 
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantes
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantesCours d'Electrotechnique 2 : machines tournantes
Cours d'Electrotechnique 2 : machines tournantes
 
Le moteur asynchrone
Le moteur asynchroneLe moteur asynchrone
Le moteur asynchrone
 
Chapitre II : Transformateurs
Chapitre II : TransformateursChapitre II : Transformateurs
Chapitre II : Transformateurs
 
Ener1 - CM3 - Puissance électrique
Ener1  - CM3 - Puissance électriqueEner1  - CM3 - Puissance électrique
Ener1 - CM3 - Puissance électrique
 
CM Transformateur monophasé
CM Transformateur monophaséCM Transformateur monophasé
CM Transformateur monophasé
 
Ener1 - CM2 - Triphasé
Ener1 - CM2 - TriphaséEner1 - CM2 - Triphasé
Ener1 - CM2 - Triphasé
 
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877
PFE Réalisation d’un onduleur monophasé autonome commandé par PIC 16F877
 
Amplification Bipolaire
Amplification BipolaireAmplification Bipolaire
Amplification Bipolaire
 
Formulaire
Formulaire Formulaire
Formulaire
 
Electronique de puissance
Electronique de puissanceElectronique de puissance
Electronique de puissance
 
Alternateur synchrone
Alternateur synchroneAlternateur synchrone
Alternateur synchrone
 
Presentation
PresentationPresentation
Presentation
 
Exercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphaseExercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphase
 
Moteur asynchrone
Moteur asynchroneMoteur asynchrone
Moteur asynchrone
 
Td triphasé
Td triphaséTd triphasé
Td triphasé
 
Exercices triphase
Exercices triphaseExercices triphase
Exercices triphase
 
Moteur a courant continu
Moteur a courant continuMoteur a courant continu
Moteur a courant continu
 
Transformateur
TransformateurTransformateur
Transformateur
 

Similaire à Chapitre VI : Machines à courant continu

Chapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchronesChapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchronesMohamed Khalfaoui
 
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueChapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueMohamed Khalfaoui
 
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueChapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueMohamed Khalfaoui
 
Alternateur 2002
Alternateur 2002Alternateur 2002
Alternateur 2002mehdimd
 
Cours3 machine-courant-continu.pdf par www.lfaculte.com
Cours3 machine-courant-continu.pdf  par www.lfaculte.comCours3 machine-courant-continu.pdf  par www.lfaculte.com
Cours3 machine-courant-continu.pdf par www.lfaculte.comالحسين بوعيدا
 
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepic
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepicDimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepic
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepicLotfi Messaadi
 
Moteur électrique et variateur de vitesse
Moteur électrique et variateur de vitesseMoteur électrique et variateur de vitesse
Moteur électrique et variateur de vitessemoaad serhani
 
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdf
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdfmachine électrique Machines-spéciales-cours.pdf
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdfrahimbencheikh12
 
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et camachine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et caDystopien
 
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.comprincipe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.commorin moli
 
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2Madjdoub Chemlel
 
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptx
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptxM207 Commande électronique des machines Mantaly.pptx
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptxsaaid6
 
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhz
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 MhzPrincipes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhz
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhzwebmasterref68
 
Slides_Choppers_2022.pdf
Slides_Choppers_2022.pdfSlides_Choppers_2022.pdf
Slides_Choppers_2022.pdfmouadbouaicha
 
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdf
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdfChapitre_5_Machine_asynchrone.pdf
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdfismaoui
 
cm_machine_synchrone.ppt
cm_machine_synchrone.pptcm_machine_synchrone.ppt
cm_machine_synchrone.pptIMADABOUDRAR1
 

Similaire à Chapitre VI : Machines à courant continu (20)

Chapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchronesChapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchrones
 
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueChapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
 
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécaniqueChapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
Chapitre I : Introduction à la conversion électromécanique
 
Alternateur 2002
Alternateur 2002Alternateur 2002
Alternateur 2002
 
Cours3 machine-courant-continu.pdf par www.lfaculte.com
Cours3 machine-courant-continu.pdf  par www.lfaculte.comCours3 machine-courant-continu.pdf  par www.lfaculte.com
Cours3 machine-courant-continu.pdf par www.lfaculte.com
 
Ch1 machine a courant continu
Ch1 machine a courant continuCh1 machine a courant continu
Ch1 machine a courant continu
 
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepic
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepicDimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepic
Dimensionnement des composants_pour_convertisseur_sepic
 
Mcc
MccMcc
Mcc
 
Moteur électrique et variateur de vitesse
Moteur électrique et variateur de vitesseMoteur électrique et variateur de vitesse
Moteur électrique et variateur de vitesse
 
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdf
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdfmachine électrique Machines-spéciales-cours.pdf
machine électrique Machines-spéciales-cours.pdf
 
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et camachine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca
machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca machine a courant cc et ca
 
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.comprincipe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
 
Moteur à courant continu v2k5
Moteur à courant continu v2k5Moteur à courant continu v2k5
Moteur à courant continu v2k5
 
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2
Le contacteur chap2 2 2-2-2-n2
 
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptx
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptxM207 Commande électronique des machines Mantaly.pptx
M207 Commande électronique des machines Mantaly.pptx
 
1167859.ppt
1167859.ppt1167859.ppt
1167859.ppt
 
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhz
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 MhzPrincipes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhz
Principes de balun et unun de 1,8 à 50 Mhz
 
Slides_Choppers_2022.pdf
Slides_Choppers_2022.pdfSlides_Choppers_2022.pdf
Slides_Choppers_2022.pdf
 
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdf
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdfChapitre_5_Machine_asynchrone.pdf
Chapitre_5_Machine_asynchrone.pdf
 
cm_machine_synchrone.ppt
cm_machine_synchrone.pptcm_machine_synchrone.ppt
cm_machine_synchrone.ppt
 

Plus de Mohamed Khalfaoui

Cours transfert de chaleur 3 EM
Cours transfert de chaleur 3 EMCours transfert de chaleur 3 EM
Cours transfert de chaleur 3 EMMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMachines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMachines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre v
Machines électriques : Qcm chapitre v Machines électriques : Qcm chapitre v
Machines électriques : Qcm chapitre v Mohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre iv
Machines électriques  : Qcm chapitre ivMachines électriques  : Qcm chapitre iv
Machines électriques : Qcm chapitre ivMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre iii
Machines électriques  : Qcm chapitre iiiMachines électriques  : Qcm chapitre iii
Machines électriques : Qcm chapitre iiiMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre ii
Machines électriques : Qcm chapitre iiMachines électriques : Qcm chapitre ii
Machines électriques : Qcm chapitre iiMohamed Khalfaoui
 
Machines électriques : Qcm chapitre i
Machines électriques : Qcm chapitre i Machines électriques : Qcm chapitre i
Machines électriques : Qcm chapitre i Mohamed Khalfaoui
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Mohamed Khalfaoui
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Mohamed Khalfaoui
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Mohamed Khalfaoui
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Mohamed Khalfaoui
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1Mohamed Khalfaoui
 
Chapitre III : Les champs tournants
Chapitre III : Les champs tournantsChapitre III : Les champs tournants
Chapitre III : Les champs tournantsMohamed Khalfaoui
 

Plus de Mohamed Khalfaoui (20)

Cours transfert de chaleur 3 EM
Cours transfert de chaleur 3 EMCours transfert de chaleur 3 EM
Cours transfert de chaleur 3 EM
 
Machines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMachines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre vi
 
Machines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre viMachines électriques : Qcm chapitre vi
Machines électriques : Qcm chapitre vi
 
Machines électriques : Qcm chapitre v
Machines électriques : Qcm chapitre v Machines électriques : Qcm chapitre v
Machines électriques : Qcm chapitre v
 
Qcm chapitre v corrig+®
Qcm chapitre v corrig+®Qcm chapitre v corrig+®
Qcm chapitre v corrig+®
 
Machines électriques : Qcm chapitre iv
Machines électriques  : Qcm chapitre ivMachines électriques  : Qcm chapitre iv
Machines électriques : Qcm chapitre iv
 
Machines électriques : Qcm chapitre iii
Machines électriques  : Qcm chapitre iiiMachines électriques  : Qcm chapitre iii
Machines électriques : Qcm chapitre iii
 
Machines électriques : Qcm chapitre ii
Machines électriques : Qcm chapitre iiMachines électriques : Qcm chapitre ii
Machines électriques : Qcm chapitre ii
 
Machines électriques : Qcm chapitre i
Machines électriques : Qcm chapitre i Machines électriques : Qcm chapitre i
Machines électriques : Qcm chapitre i
 
Machines électriques
Machines électriquesMachines électriques
Machines électriques
 
Machines électriques
Machines électriquesMachines électriques
Machines électriques
 
Machines électriques
Machines électriquesMachines électriques
Machines électriques
 
Machines électriques
Machines électriquesMachines électriques
Machines électriques
 
Machines électriques
Machines électriquesMachines électriques
Machines électriques
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 2
 
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1
Manipulation Circuits Logiques : Manipulation n 1
 
Chapitre III : Les champs tournants
Chapitre III : Les champs tournantsChapitre III : Les champs tournants
Chapitre III : Les champs tournants
 

Chapitre VI : Machines à courant continu

  • 1. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 1
  • 2. machine à courant continu INTRODUCTION Les machines à courant continu sont des machines réversibles la marche en moteur qui est, de loin, la plus importante on préfère utiliser des redresseurs statiques à diodes ou p q à thyristors. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 2
  • 3. Perspectives le moteur à courant continu étant le moteur idéal pour les entrainements à vitesse variable. Il a connu, dans certaines années un nouvel essor grâce au développement des commandes électroniques. A partir des années 2000, ces moteurs à courant continu sont de plus en plus remplacés par les moteurs asynchrones. asynchrones Ces derniers munis de variateurs de vitesse sophistiqués permettent de retrouver pratiquement les performances des moteurs à courant continu. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 3
  • 4. Moteur cc de laminoir fourni en 1915, modernisé en 1955 et toujours en service. j 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 4
  • 5. Moteur cc de laminoir couple max : 2500kNm à 50 tr/min, 1950 , 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 5
  • 6. Fém induite dans une spire ω B N θ S dS • Φ = B.S.cosθ • θ = ωt • e = -dΦ/dt = Em.sinωt !!!! dΦ/dt 6 2010-2011 Mohamed ELLEUCH
  • 7. Principe de fonctionnement : Redressement de la fém Bague Balais Collecteur Balais 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 7
  • 9. permanent-field transmission gear 1 kW ( 1.5 (Bosch) ) 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 9
  • 10. DC disc-type rotor 1 kW (ABB) yp ( ) 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 10
  • 11. universal motor (AC-DC) 300W 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 11
  • 13. Induit 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 13
  • 14. Inducteur: Stator 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 14
  • 15. Circuit inducteur Machine bipolaire: p = 1 Courbe B(θ) réelle Machine tétrapolaire: p=2 Courbe B(θ) idéalisée 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 15
  • 16. Fém induite Mise en série des sections: E E 2 voies d’enroulement: 4 voies d’enroulement: a=1 a=2 Balais décalés de α: α=0 p: paire de pôles a: paire de voie d’enroulement n: nombre de conducteurs actifs de l’induit Φ: flux par pôle N: vitesse du rotor en tr/s α: décalage mécanique des balais par rapport à la ligne neutre l li t 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 16
  • 17. Bobinage de l’induit Enroulement imbriqué simple p = a = 1 (2 balais) Enroulement imbriqué simple p = a = 2 (4 balais) Enroulement ondulé simple : p = a = 2 (2 balais) ( ) Utilisé pour les moteurs en traction électrique: fém élevée (courant réduit) Nombre de balais i i N b d b l i minimum 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 17
  • 18. Le Rotor + 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 18
  • 19. Balais 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 19
  • 20. Machine industrielle 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 20
  • 21. Machine complète 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 21
  • 22. Moteur à 11 MNm 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 22
  • 23. Montage de la Machine à Courant Continu 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 23
  • 24. Réversibilité 2010-2011 24 Mohamed ELLEUCH
  • 25. Réaction transversale de l’induit Créé par Créé par induit inducteur seul seul •Conséquences: - Distorsion des lignes d’induction - Affaiblissement du flux global s’il ya saturation - Accentue les problèmes de commutation 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 25
  • 26. Remèdes RMI transversale p petite puissance p •Pour les petites machines, on fait d f t longitudinales f it des fentes l it di l dans l’inducteur • ces fentes ne nuisent pas au flux inducteur, tandis qu’elles créent des chemins de grande réluctance pour le champ de l’induit. l’i d it 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 26
  • 27. Remèdes RMI transversale grande puissance •Pour les grosses machines, on g , dispose un enroulement de compensation. •cet enroulement est, pour une machine à deux pôles, l équivalent d’un l’équivalent d un solénoïde que l’on dispose dans les pièces p polaires. •Cet enroulement est branché en série avec l’induit, le sens de ce courant étant opposé à ce l ilui Bobines de des brins actifs qu’il doit compensation neutraliser. neutraliser 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 27
  • 28. Commutation : Phénomène Induit + Collecteur en mouvement Section en commutation Balais fi B l i fixes • le courant dans la section avant la commutation Commutation (i=I/2) et après la commutation (i=-I/2). idéale l’inductance de la section en court-circuit a un double effet : • Elle s’oppose à la disparition du courant I/2. pp p • Elle s’oppose à l’établissement du courant -I/2. mmutation rée sans étincelle Remarque: La commutation est inévitable. Elle est elle inhérente au fonctionnement de la machine à Com é courant continu 28 2010-2011 Mohamed ELLEUCH
  • 29. Pôles de commutation • Ces pôles dont les axes sont sur la ligne Ligne neutre neutre à vide • sont étroits de même longueur que les pôles principaux. • Leurs bobines magnétisantes, qui sont en série avec l’induit comportent peu de l induit spires de forte section. • pour induire dans la spire en court- circuit une f é i it f.é.m. e qui neutralise, à i t li chaque instant cette tension de réactance (qui s’oppose à l’inversion du courant) Section qui va • Le pôle de commutation anticipe le pôle commuter: Elle sous lequel va passer la section en passe du pôle (sud) au pôle (nord) commutation • Pour les petites puissances, les pôles Le pôle de commutation va devancer le pôle principal pour de d commutation sont utilisés aussi pour t ti t tili é i commencer l’inversion du la compensation de la RMI transversale. courant 29 2010-2011 Mohamed ELLEUCH
  • 30. Le STATOR : Machine de grande puissance (1) Pôle de commutation Bobines de compensation 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 30
  • 31. Le STATOR : Machine de grande puissance (2) 4 bobines de commutation 4 pôles inducteur 2010-2011 Bobines de compensation Mohamed ELLEUCH 31
  • 32. Equations générales de fonctionnement • En général, on suppose que la machine est parfaitement compensée: général • La f.é.m. à vide entre balais: ± Φo En Charge : Moteur: • On néglige donc: • La chute eB • La diminution du flux: (Φch ≈ Φo) 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 32
  • 33. Couple électromagnétique • force de la place 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 33
  • 34. Expression du couple I pjinducteur PFER u.Ie U induit i d it Ie Cu Pem = Ech.I Ω Pa = Painduit = Pu = U.I + u.Ie U.I CU.Ω = Cem.Ω Pjinduit = R.I2 pméca 34 2010-2011 Mohamed ELLEUCH
  • 35. Couple utile Le couple moteur et le couple résistant satisfont: 35 2010-2011 Mohamed ELLEUCH
  • 37. Problèmes posés par les moteurs Au démarrage: Il faut limiter Id !!! 3) Les deux solutions combinées peuvent être utilisées en même temps : Diminuer Ud et insérer un rhéostat Rd. Di i 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 37
  • 38. Problème d’emballement Tension aux bornes de l’induit: • Il faut donc protéger les moteurs à CC contre les sous-excitations (Faible fl !) it ti (F ibl flux!) 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 38
  • 39. Différents modes d’excitation Excitation séparée ou indépendante Excitation shunt Aimant permanent Excitation composée Excitation série ou compound Les moteurs DC qui restent enMohamed ELLEUCH surtout l’excitation 2010-2011 exploitation sont 39 indépendante ou série
  • 40. Moteurs série • induit et inducteur sont parcourus par le même courant I • Caractéristique de vitesse Pour une tension donnée U, on obtient : 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 40
  • 41. Caractéristique mécanique Φ I AV.  AP.  Sat Sat 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 41
  • 42. Couple Cem(N) • Par élimination du P éli i ti d courant d é t des équations suivantes: ti i t En plus de l’équation Φ(I) : (Φ = k.I Av-Sat; ou Φ = cte Ap. Sat ) Allure « hyperbolique » de la caractéristique mécanique, appelée aussi « caractéristique série » : (vitesse varie beaucoup avec la charge) charge). 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 42
  • 43. Etude du démarrage g • Ce couple fort de démarrage justifie l’utilisation du moteur série dans la traction électrique où l’on a besoin d’un démarrage (le plus rapide possible) après chaque arrêt dans une station donnée (vu le nombre d’arrêts sur une ligne!) 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 43
  • 44. Freinage par récupération • Le plus souvent, quand la source de la tension le permet, on freine en récupération après avoir transformé la machine en p p génératrice à excitation indépendante : • U>E: Fonctionnement moteur • U<E: Freinage (Fonctionnement Générateur) L’énergie cinétique du moteur est restituée sous forme g q électrique à la source U. Condition: IG IM • Il faut que la source de tension soit réversible! E • Sinon l’énergie cinétique du l énergie U moteur sera dissipée pendant le R freinage dans un rhéostat g Ie 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 44
  • 45. Freinage Rhéostatique • Le freinage rhéostatique est possible mais il faut inverser les connexions entre induit et inducteur en même temps qu on qu’on sépare la machine de la source pour la brancher sur la résistance de débit. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 45
  • 46. Universal machine ( (Moteur Universel) ) Approach for flux determination: A phase shift applies for the armature current Approach: highest possible direct component Assumes: cosρ ----> 1 and ρ ----> 0 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 46
  • 47. Voltage equation 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 47
  • 48. universal machine, speed characteristic p 2010-2011 universal machine, speed characteristic (AC, DC) Mohamed ELLEUCH 48
  • 49. moteur à excitation indépendante N excitation séparée N0 0 I 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 49
  • 50. Couple p 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 50
  • 51. Caractéristique mécanique C excitation séparée N Nvide Remarques : La caractéristique mécanique du moteur est appelée caractéristique shunt puisque la vitesse varie peu avec la charge. Par la variation de la tension U, la caractéristique mécanique se translate parallèlement à elle-même permettant de développer un couple donné à différentes vitesses. Les différentes caractéristiques du moteur sont pratiquement linéaires. Ceci facilite la commande de ce moteur moteur. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 51
  • 52. Caractéristiques du moteur à excitation indépendante 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 52
  • 53. Freinage • si U devient inférieure à E, le courant s’inverse dans l’induit et par suite le couple. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 53
  • 54. Applications industrielles • Le moteur série est essentiellement celui de la traction électrique C’est lui qui équipe actuellement des électrique. C est locomotives, ainsi que des rames automotrices (métro, T.G.V, etc …) et cela pour les raisons suivantes : ) p Il présente un couple de démarrage élevé p p g Il supporte bien les surcharges Il est autorégulateur de puissance (il ralentit automatiquement dans les montées mais l’augmentation du courant est limitée) montées, l augmentation limitée). Il est robuste. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 54
  • 55. Applications Industrielles Le moteur à excitation indépendante se rencontre principalement avec son variateur de vitesse dans des équipements industriels (machines outils, l i i pompes …), où l’ dé i : til laminoirs, ) ù l’on désire Donner à la machine entrainée la vitesse optimale correspondant à chacun de ses régimes de fonctionnement Asservir la vitesse ou d’autres grandeurs moteurs g Pour fournir à ces moteurs la tension continue variable, on les équipe pratiquement toujours de convertisseurs électroniques (redresseurs ou hacheurs). Seuls les convertisseurs réversibles permettent un fonctionnement dans les quatre quadrants. 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 55
  • 56. Fonctionnement 4 Quadrants N 2 1 vitesse couple vitesse couple freinage marche AV moteur AV moteur AR freinage marche AR C 3 4 vitesse vitesse couple couple 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 56
  • 57. Exemple : monte-charge p g 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 57
  • 58. Montée = marche AV Quadrant 1 Marche Moteur vitesse pendant la couple montée Quadrant 1 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 58
  • 59. Descente = marche AR Quadrant 4 Freinage couple pendant la descente vitesse 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 59
  • 60. •FIN FIN Machine à Courant Continu 2010-2011 Mohamed ELLEUCH 60