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La tension d’alimentation imposée par l’utilisateur

La loi des mailles appliquée aux différentes mailles nous donne :

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EUaRaI Figure 6.2: modèle équivalent de l’induit aaIRUE.ctenru n drjEhRaRIjUM Charge aIhRIuraIdr Figure 6.3: schéma équivalent d’un moteur shunt :U

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(3) et

3°.1-Fonctionnement sous tension d’induit constante et excitation cte

3°.1.1-Caractéristique de vitesse :à

et

On a vu que



(4) , c’est une droite à pente négative très faible

 Remarque :

 A vide le moteur absorbe un courant

(très faible) et sa vitesse donnée par (4) est

 En charge lorsque  (diminue)

En conclusion, à tension d’induit constante et excitation constante la vitesse d’un moteur

shunt(ou à excitation séparée) reste presque constante

3°.1.2-Caractéristique de couple

à

et

On a déjà établi(voir chapitre 4) que le moment du couple électromagnétique est donné par :

avec

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dhrRUjaaIRUE.cteUctej)(AIa)/(mntrn0aIcteUctejet Figure 6 .4 : caractéristique de vitesse ...nKIRUEEaa......EaaEEaaEKIRKUKIRUKEnaIAnn.000aI000nnaIn)(aeIfcteUctejaMeIK..2EmKK

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Or





(5)

Avec

 Remarque

 (5) est une droite qui passe par l’origine

 A vide

très faible et

(couple de pertes constantes)



,

est une droite // à

qui sort de

,puisque à vide le

couple utile est nulle.

3°.1.3-Caractéristique mécanique

à

et

On peut la déterminer à partir des deux caractéristiques précédentes soit :

 Graphiquement

 Algébriquement :

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)(AIa0aIcteUctejet).(mN)(auI)(aemIp Figure 6 .5 : caractéristique de couple ctejcteameIK.'.'mmKK0aaIIpepeu)(auIf)(aeIf0aI)(nfecteUctej)(aIfn)(aeIf1n1 )(nfe1aI Donné

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Entre les relations (4) et (5) on élimine le courant et on tire l’expression de

(4)

et (5)

(6)

(6) est

l’équation d’une droite

à pente négative

très proche de vertica

 Remarque ;(Point de fonctionnement)

Le point de fonctionnement est donné par l’intersection de

et

car en

régime permanent ,on a égalité entre ces deux couples.

 La caractéristique mécanique de la charge

est une donnée et elle ne dépend que de

la charge..

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)(nfeAnnIa00aEmeRnnKAnnK.2.).(.00200')(AIacteUctejet).(mN)(auI)(aemIp0n Figure 6 .6 : caractéristique mécanique )(nfr)(nfu)(nfr)(AIacteUctejet).(mN)(auI0n1n1u)(nr1P Figure 6 .7: Détermination de point de fonctionnement

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 Sur la figure précédente, on vous donne un exemple :

est le point de

fonctionnement dans ce cas.

3°.1.4-Problème de démarrage :

Au moment du démarrage



le courant de démarrage direct

ne

sera limité que par la résistance de l’induit

Pour limiter le courant de démarrage

à des valeurs acceptables (généralement on choisit

), on doit insérer au moment de démarrage un rhéostat

en série avec

l’induit tel que :

(8)

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);(111unPmntrn/0VE0ddIaR ’ VE0mntrn/0ddIUaR Figure 6 .8: schéma équivalent au démarrage dIndnIII.5.2.5.1HDRadHDRIUR ’ UaRHDRhRdraIIjE Figure 6 .9: Insertion du rhéostat de démarrage

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 Remarque :(opération de démarrage)

On démarre avec

maximale, puis au fur et à mesure que la vitesse augmente, on

diminue

.A la fin de démarrage

sera court-circuitée.



Remarque : (couple de démarrage

)

On a déjà établi que

et

sont proportionnels et

sont aussi proportionnels et par

conséquent

(9), d’où l’intérêt de démarrer avec

pour garantir le

décollage de la machine. En effet la machine ne peut pas démarrer que si

(couple

résistant de décollage).

3°.2-Fonctionnement sous tension d’induit réglable et

3°.2.1-Caractéristique de vitesse

à

et

D’après (3), lorsqu’on fait diminuer la tension d’alimentation c’est la valeur

qui va

changer (diminue) et la pente reste la même, donc on peut déduire les caractéristiques de

vitesse pour différentes valeurs d’alimentation à partir de l’une d’entre elles qu’ a été tracée,

et ceci par translation.

3°.2.2-Caractéristique mécanique :

à

et

De la même manière que précédemment, on peut déduire la caractéristique mécanique pour

différentes valeurs de la tension d’alimentation.

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HDRHDRHDRdIddIndndII.ndIIrddctej)(aIfnctejcteU00n)/(mntrn)(AIa)(aIfn)(aIfn à à 1U2/1U00n2/00n0aI Figure 6.10 : caractéristique de vitesse )(nfctejcteU

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3°.3-Rendement

 Bilan des puissances

 Puissance absorbée :

 Puissance utile :

 Puissance électromagnétique :

 Pertes

• Pertes par effet joule dans l’inducteur

• Pertes par effet joule dans l’induit

• Pertes fer+pertes mécaniques dites pertes constantes :

et

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).(mNu)/(mntrn2/00n00n1U2/1Uctej Figure 6.11 : caractéristique mécanique aPuPemPjdPjaP200.aacIRPP00.aIUP.uPmfcPPP..eachemIEP2).(aajaIRPjUPjd.).(jIUPaa Figure 6.12 : Bilan de puissance d’un moteur shunt

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 Rendement :

4°-Moteur à excitation série

La loi des mailles appliquée au modèle de la machine donne :

(10)

4°.1-Caractéristique de vitesse

à

Pour démontrer l’allure de

à

.On suppose que le circuit magnétique n’est

pas saturé :

.

Or

est égale aussi à :

, donc , en remplaçant

par sa

valeur :

.

Et

en négligeant

devant

,on aura :

c’est l’équation d’une hyperbole.

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100.).(..100.100.%2jIUPIRIUPPertesPPPacaaaaaausRsR Figure 6.13: Schéma équivalent d’un moteur série n EaRUMr Charge IIuUIRREUsa).()(aIfncteU)(aIfncteUaI....nNaPEasaIRRUE).(aEInKE...aEasaaEIKIRRUIKEn.).(..4asaIRR).(UaEIKUn.'

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 Remarque : (emballement à vide)

La relation (10) , nous montre que qu’a faible charge, la vitesse du moteur série est

excessive. Le moteur série doit toujours démarrer à pleine charge. Il convient bien pour la

traction électrique.

4°.2-caractéristique de couple

à

Pour démontrer l’allure de

à

.On va prendre la même hypothèse que

précédemment 

.

On sait que le couple électromagnétique est donné par la relation suivante :

avec

, or



(11)

Avec

L’équation (11) est celle d’une parabole qui passe par l’origine.

La caractéristique

est obtenue par translation verticale de

de

(moment du couple des pertes constantes).

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cteU)(AI)/(mntrn Figure 6.14: Caractéristique de vitesse d’un moteur serie )(aeIfcteU)(aeIfcteUaI.ameIK..aNPKKEM.2.2aI.aMeIK2''..'.''MMKK)(auIf)(aeIfp

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4°.3-caractéristique mécanique

à

Cette courbe peut être obtenue par élimination graphique du courant entre les deux

caractéristiques précédentes(même marche à suivre qu’avec le moteur shunt).Toutefois on

peut adapter la même hypothèse que précédemment

et donner l’allure approximatif.

On a déjà établi que :





Le couple varie en raison inverse du carré de la vitesse.

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cteU)(AI).(mN)(Ife)(Ifu Figure 6.15: Caractéristique de couple d’un moteur série )(nfecteUaI.aEIKUn.'nKUIE.'aMeIK2''..'2'''1)..('nKUKEMecteU).(mN)(Ife)(Ifu)/(mntrn Figure 6.16 : Caractéristique mécanique d’un moteur série

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4°.4-Problème de démarrage

Pratiquement , c’est la même marche à suivre que pour le moteur shunt. Le démarrage doit se

faire à l’aide d’un rhéostat de démarrage, qui est calculé avec les mêmes relations vues

précédemment .Cependant, on doit préciser que les détails des calculs concernant la division

de ce rhéostat en plusieurs portions n’ont pas été traités avec le moteur shunt.

4°.5-Rendement



Bilan de puissance

 Puissance absorbée :

 Puissance utile :

 Puissance électromagnétique :

 Pertes

• Pertes par effet joule dans l’inducteur

• Pertes par effet joule dans l’induit

• Pertes fer+pertes mécaniques dites pertes constantes :

 Rendement :

5°-Comparaison des moteurs série et shunt et applications :

o Le moteur série supporte bien les surcharges que le moteur shunt. En effet, pour un même

accroissement de couple, l’appel de courant qu’il provoque est moindre que dans un

moteur shunt.

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aPuPemPjdPjaPcPmfcPPP..eachemIEPIUPa.2).(IRPaja2).(IRPsjd.uuP Figure 6.17 : bilan de puissance d’un moteur série 100..).(.100.100.%2acasaaaaauIUPIRRIUPPertesPPP

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o

Le couple du moteur série ne dépend pas de la tension d’alimentation ; contrairement

au moteur shunt (son excitation dépend de la tension d’alimentation).c’est un avantage en

traction ou, en bout de ligne un moteur peut être alimenté à tension assez faible (à cause de

la forte chute en ligne).Le moteur série permet de monter une cote, tandis que le moteur

shunt absorbant un courant excessif peut être détruit.

o L’emballement du moteur série à vide est un inconvénient sérieux qui en limite son

emploi.

Applications



Le moteur série est surtout utilisé en traction électrique ou l’on apprécie sa

robustesse(enroulement inducteur gros fil ne risque pas le rupture) et surtout son

autorégulation de puissance qui lui permet de ralentir en cote et de monter sans échauffement

exagéré. On l’emploi également dans les entrainements des appareils pour lesquels le couple

résistant croit rapidement avec la vitesse(ventilateurs, compresseurs pompes centrifuges,

 Le moteur shunt est un autorégulateur de vitesse, il convient dans les entrainements des

machines dont la vitesse doit rester sensiblement constante. On l’emploi également dans les

entrainements des appareils de levage ou la charge peut être supprimée brusquement et ou

avec moteur série, il y’a risque d’emballement.

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