Electrotechnique

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Cours / Electrotechnique / CAP Préparation et réalisation d'ouvrages électriques
Principe de fonctionnement et grandeurs  
  • 1. Principe de la réversibilité
  • 2. Expression du couple
  • 3. Expression du rendement
  • 4. Particularités du moteur à courant...

Cette étude vous présente:

- Le principe de la réversibilité d'une machine à courant continu;

- Les grandeurs relatives au fonctionnement des moteurs à courant continu;

- Les avantages et des inconvénients que comporte l' utilisation d'une machine à courant continu.

1. Principe de la réversibilité

Le principe de la réversibilité d'une machine électrique a été établi par Lenz en 1833.

Une génératrice à courant continu est une machine qui fournit un courant continu au réseau de tension U auquel elle est connectée.

Ce courant résulte de l'équation suivante :

.

Où :

: force électromotrice ou f.é.m ;
U : tension aux bornes de la génératrice (réseau) ;
R : résistance totale de l'induit.

La f.é.m. E dépend de la vitesse de rotation de l'induit (n) et du flux magnétique par pôle (ø).

Si l'on réduit l'un ou l'autre, E va également diminuer jusqu'à devenir inférieure à la tension du réseau U. Le courant d'induit I changera de signe, c'est-à-dire qu'il circulera en sens inverse par rapport à son sens initial.

Le couple électromagnétique de la machine étant proportionnel au courant d'induit, ce couple changera également de signe, pour ainsi devenir un couple moteur.

La f.é.m. E est appelé ici force contre-électromotrice (ou f.c.é.m.) parce qu'elle agit contre la tension de la source et est notée E'.

La machine, qui fonctionnait en génératrice et transformait de l'énergie mécanique reçue en énergie électrique, fonctionne maintenant en moteur et transforme l'énergie électrique reçue du réseau en énergie mécanique disponible sur l'arbre.

Ainsi, en changeant les signes de U et de E, et en donnant au courant I en régime moteur le signe positif, la relation précédente devient la suivante :

.

Ce principe de réversibilité est tout aussi valable pour les machines à courant continu que pour les machines à courant alternatif.

Action motrice de l'induction électromagnétique :

Le principe de réversibilité d'une machine électrique se constate également au niveau du principe de fonctionnement pour les génératrices.

Pour le fonctionnement en moteur, le principe en est le suivant et découle de la loi de Laplace.

Un conducteur placé dans un champ magnétique et parcouru par un courant est soumis à une force électromagnétique dont le sens est donné par la règle des trois doigts de la main gauche de Fleming.

La figure suivante vous montre le conducteur placé dans un champ magnétique et la force F à laquelle il est soumis.

Le conducteur placé dans un champ magnétique et parcouru par un courant est soumis à une force :

Vous pouvez remarquer que dans le sens gauche droite :

l'index indique le sens du champ magnétique ;

le majeur indique le sens du courant dans le conducteur ;

le pouce indique le sens de la force qui s'exerce sur le conducteur, donc le sens de son déplacement.

Cette règle s'applique à tous les conducteurs de l'induit, et comme nous l'avons vu pour la génératrice, en sens inverse pour les deux conducteurs d'une spire.

Ces deux forces entraîne la spire en rotation et forment ce qu'on appelle un couple.

La figure suivante vous montre le principe de fonctionnement d'un moteur.

La bobine placée dans un champ magnétique et parcouru par un courant est soumis à un couple :

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