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Bobine (électricité) Une bobine, self, solénoïde, ou auto-inductance est un com

Bobine (électricité) Une bobine, self, solénoïde, ou auto-inductance est un composant courant en électrotechnique et électronique. Une bobine est constituée d'un bobinage ou enroulement d'un fil conducteur éventuellement autour d'un noyau en matériau ferromagnétique. Ce noyau est également appelé dans la langue courante "noyau de ferrite". Les physiciens français l'appellent couramment « bobine d'inductance » ou, plus souvent et abusivement, « inductance ». Cependant, le terme inductance désigne normalement une caractéristique de la bobine. Le terme de bobine peut aussi désigner un dispositif destiné à produire des tensions élevées Utilisations Une bobine peut être employée pour diverses fonctions : • assurer l'élimination des parasites d'une alimentation électrique ou d'un signal analogique elle joue alors le rôle d'impédance • raccourcir une antenne (la bobine joue le rôle d'amplificateur de signal) • accorder en impédance un circuit • créer un filtre pour une fréquence ou une bande de fréquences particulière • lisser les courants continus (le bruit est éliminé) ou contrôler la croissance des courants dans les dispositifs d'électronique de puissance ; • stocker de l'énergie électromagnétique (magnétique en l'occurrence) des circuits magnétiques Le principe de fonctionnement des machines électriques est basé sur l'interaction entre le champ magnétique et le champ électrique. Les performances associées au champ magnétique sont considérablement accrues par l'utilisation de matériaux magnétiques mis en œuvre dans des structures appelées circuits magnétiques. Lorsque le flux magnétique est constant ou lentement variable dans un tronçon du circuit, ce dernier peut être réalisé dans un matériau massif Pour des raisons économiques toutefois, les opérations de poinçonnage et de découpage étant moins onéreuses (coûteuses) que l'usinage complet d'une pièce massive, on réalise très souvent sous forme d'un empilage de tôles minces des circuits magnétiques traversés par un flux constant. Les Matériaux Magnétiques Les matériaux sont classés selon quatre types sur la base de leur comportement en présence d’un champ magnétique d’excitation : 1-les matériaux diamagnétiques, 2- les matériaux paramagnétiques, 3- les matériaux ferrimagnétiques, 4- les matériaux ferromagnétiques . Processus d'aimantation Les circuits magnétiques sont réalisés en matériaux ferromagnétiques susceptibles de présenter une aimantation macroscopique importante par alignement des moments des domaines de Weiss sous l'action d'un champ magnétique extérieur même relativement faible. La courbe d'aimantation B = f (H) de ces matériaux présente deux types de non-linéarités dues à la saturation et à l'hystérésis qui en limitent les possibilités d'emploi et compliquent passablement les calculs (fig.13). Les matériaux entrant dans la constitution de circuits magnétiques peuvent être classés en 2 grandes familles : • Les matériaux magnétiques doux. • Les matériaux magnétiques durs. Le processus d'aimantation est identique mais les phénomènes de déplacement des parois de Bloch ou de rotation des domaines de Weiss y participent de façon quantitativement différente. Les déplacements de parois n'exigent que peu d'énergie et un matériau aimanté selon ce processus n'exige qu'un apport de champ extérieur Introduction La pulsation du rotor d'un moteur asynchrone est : avec g : glissement p : nombre de paires de pôles : pulsation du rotor (en rd/s) s : pulsation de synchronisme(en rd/s) f : fréquence de la tension (Hz) : pulsation de la tension (rd/s) Le réglage de la vitesse de rotation du moteur peut donc être obtenu par : Action sur le nombre de paires de pôles  machines à bobinage primaire unique (couplage d'enroulements du type Dahlander)  machines à plusieurs bobinages primaires (machines à enroulements séparés) Action sur la fréquence de la tension d'alimentation statorique  convertisseurs de fréquence électromécaniques (gros alternateur pilotant plusieurs moteurs asynchrones tournant à la même vitesse)  convertisseurs statiques (onduleurs de courant, de tension, M.L.I, contrôle vectoriel de flux, cycloconvertisseurs) Action sur le glissement  action sur la tension d'alimentation statorique (autotransformateur, gradateur)  rhéostat de glissement au rotor  cascade de récupération (cascade hyposynchrone) La variation de vitesse des moteurs à courant continu I)- PRINCIPE DE VARIATION DE VITESSE) La vitesse de rotation d'un moteur à courant continu dépend de sa tension d'alimentation. Un hacheur est un système électronique permettant de faire varier la vitesse d'un moteur à courant continu en faisant varier la tension moyenne d'alimentation du moteur. Donc en réglant α=0,8 la tension moyenne sera de 80V. - LES DIFFERENTS VARIATEURS DE VITESSE POUR MCC 1)- Le hacheur a)- Principe de fonctionnement Un hacheur est un système électronique permettant de faire varier la vitesse d'un moteur à courant continu en faisant varier la tension moyenne d'alimentation du moteur. Exemple: Valeur moyenne du signal: Umot = αVcc α : rapport cyclique α=Ton/Toff Donc en réglant α=0,8 la tension moyenne sera de 80V. Le moteur va réagir comme si il était alimenté sous une tension continue de 80V. b)- Synoptique d'un variateur type hacheur: • Redresseur: permet de transformer une tension alternative en tension continue ondulée. • Filtrage: Elimine les phénomènes d'ondulation de la tension en sortie du redresseur. • Récupération: Système permettant de transformer l'énergie mécanique lors du freinage du moteur en énergie calorifique dans le cas ou l'on utilise une résistance de dissipation comme système de freinage. Ces systèmes de récupération d'énergie assurent un freinage contrôlé du moteur. • Hacheur: Permet de faire varier la tension moyenne du moteur donc la vitesse. 2)- Redresseur commandé a)- Principe de fonctionnement Comme pour le hacheur, le redresseur permet de faire varier la tension moyenne du moteur. On fait varier la tension moteur en agissant sur l'angle d'amorçage des thyristors. L'avantage du redresseur est qu'il transforme directement la tension alternative en tension continue variable ce qui représente un cout moins important par rapport au hacheur. Valeur moyenne: redressement mono commandé: Umoy=Vm(1+cosθ)/π redressement triphasé commandé: Umoy=3Um(cosθ)/π remarque: Pour θ=π/2 Umoy=0 si θ>π/2 Umoyπ/2 Umoy b)- Synoptique d'un variateur type redreseur commandé • Redresseur commandé: permet de transformer une tension alternative en tension continu ondulé variable. III)- FONCTIONNEMENT DANS LES 4 QUADRANTS Selon le sens du couple et de la vitesse, on peut définir, dans un plan couple-vitesse, 4 zones de fonctionnement caractéristiques. La machine à courant continu est fondamentalement réversible. Ainsi en fonction du signe de la puissance absorbée elle peut fonctionner en moteur ou en générateur (frein) . On définit ainsi quatre quadrants de fonctionnement pour la machine. Par exemple lors d’un déplacement horizontal (cas d’un train), la machine fonctionne : - à l’aller, en moteur dans le quadrant 1 - puis au retour, toujours en moteur dans le quadrant 3, - et entre ces deux cas, le ralentissement forcé jusqu'à l’arrêt s’effectue dans le deuxième quadrant pour l’aller et dans le quatrième quadrant pour le retour. IV)- PROCEDE DE FREINAGE Pour obtenir un freinage efficace, on doit être capable d’éliminer le plus rapidement possible l'énergie mécanique emmagasiné sur l’arbre du moteur. Deux procédés de freinage sont utilisés: - Freinage avec résistance de dissipation - Freinage avec récupération d'énergie 1)- Freinage avec résistance de dissipation Cette technique est utilisée pour les moteurs de faibles puissances dont les énergies misent en jeux ne sont pas importantes. Lors du freinage, le moteur fonctionne en génératrice et Wméca est transformée tout d'abord en Wélec puis cette Wélec est dissipée dans une résistance en Wcalorifique(effet joule). Donc cette transformation de Wméca en Wcalo permet contrôler le freinage du moteur. Remarque: Plus la résistance de freinage sera faible plus le freinage sera rapide car Wcalo=RI²t. Si R diminue, I augmente donc Wcalo augmente et le freinage sera plus rapide. 2)- Freinage avec recupération d'énergie Cette technique est utilisée pour les moteurs de fortes puissances ou les énergies misent en jeux lors des phases de freinage ne sont pas négligeables.Exemple:TGV,ascenseur tramway.... Lors du freinage, l' Wméca est transformée en Wélec pouvant servir à recharger des batteries, ou être renvoyée sur le réseau EDF. Dans le cas du TVG, l'énergie est récupérée dans des batteries assurant le fonctionnement de systèmes auxiliaires tels que l'éclairage, la ventillation etc... a)- Récupération sur batterie b)- Récupération par renvoie d'énergie sur réseau uploads/s3/ bobine.pdf