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Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 61 PLAN DE LA LEÇON N°7 TITR

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 61 PLAN DE LA LEÇON N°7 TITRE DE LA LEÇON : Différents modes d'excitation des machine à courant continu OBJECTIFS : A la fin de la séance l'étudiant doit être capable de :  Définir le régime de neutre ;  Reconnaître les différents régimes de neutre ;  Déterminer les courants de défaut ;  Etablir l'appareillage de protection adéquat pour chaque régime de neutre. PRE-REQUIS :  Lois d'électricité.  Appareils de mesure. Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 62 DIFFERENTS MODES D'EXCITATION DES MACHINE A COURANT CONTINU OBJECTIF GENERAL : Identifier l'appareillage de sécurité des installations et des personnes selon le régime de neutre établi. OBJECTIFS SPECIFIQUES ELEMENTS DE CONTENU METHODOLOGIE ET MOYEN EVALUATION DUREE  Définir le régime de neutre. 1. Définition des régimes de neutre.  Exposé informel.  Notes de cours.  Formative. 20 mn  Reconnaître les différents régimes de neutre. 1. Régime TT. 2. Régime TN. 3. Régime IT.  Exposé informel.  Notes de cours.  Exemples.  Formative. 60 mn  Etablir un choix de régime de neutre capable de remplir la fonction à assurer. 1. Comparaison entre les différents régimes de neutre. 2. Conclusion.  Exposé informel.  Notes de cours.  Formative. 10 mn Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 63 DIFFERENTS MODES D'EXCITATION DES MACHINE A COURANT CONTINU XXVIII. Excitation séparée On dispose d'un moteur à courant continu dont l'excitation est indépendante comme le montre la figure suivante où l'induit et l'inducteur sont alimentés séparément par deux sources de tensions différentes. Fig.7.1. Moteur à excitation séparée I.1. Caractéristique à vide E0( J ) La caractéristique à vide est déterminée pour une vitesse N constante et un courant I nul, elle est exprimée sous la forme suivante : J S l N nN a p E e a v cos                Fig.7.2. Caractéristique à vide d'un moteur à excitation séparée Pour un fonctionnement à flux constant on aura les relations suivantes :  J S l N nN a p E e a v cos                ce qui implique  K Ev où    2 1 cos               J S l N n a p K e a Grâce à la relation  K Ev , qui défini la proportionnalité ente la fém est la vitesse de rotation, on peut établir plusieurs caractéristiques à vide pour chaque fréquence de rotation. r j I M U E0 -ε(I) +e b+RI V J (A) Er Ev à N constante 0  nN a p Ev    cos 0 BS  RL S i l N B e e a 2    Rc ∆Ev ∆J Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 64  I E C P ch em em    si v ch E E  alors KI C I K C em em      Grâce à la relation KI Cem  , qui défini la proportionnalité ente le couple électromagnétique est le courant de l'induit, on peut établir plusieurs caractéristiques pour différents courants d'induit. La résistance critique est la pente de la caractéristique à vide à l'origine, telle que J E R v c    , c'est le cas de désamorçage de la génératrice. I.2. Caractéristique naturelle U( I ) La caractéristique naturelle est définie par sa vitesse constante N et son courant d'excitation constant J.  Lorsque le courant I=0 implique U=E0(J) ;  La machine débite une tension U qui est égale à U=E0-(RIa+eB+KEN ∆Φ) avec : U=E0-εT(I) et Ech=E0- ε(I) où εT(I)=ε(I)+ RIa+eB Fig.7.3. Caractéristique naturelle d'un moteur à excitation séparée I.3. Caractéristique de réglage J( I ) La caractéristique de réglage est déterminée par une vitesse constante N et une tension de charge constante U.  Alors pour maintenir U constante il faut augmenter E0 de la quantité ε(I) ;  Quand U diminue, la pente de J(I) est moins forte car E0 augmente plus vite en fonction de J que lorsque le circuit magnétique saturé. Fig.7.4. Caractéristique de réglage d'un moteur à excitation séparée La résistance critique c'est la pente de la caractéristique à vide à l'origine, telle que J E R v c    . εT (I) I E0 U (N,Un/2) I (N,Unominale) J Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 65 XXIX. Excitation shunt Soit une génératrice à courant continu a excitation shunt comme le montre la figure suivante où l'induit et l'inducteur sont alimentés par la même source de tension. Fig.7.5. Génératrice à excitation shunt II.1. Phénomène d'amorçage Un entraînement de la machine fait naître une f.e.m induite rémanente Er, fait à son tour circuler un petit courant J qui augmente la f.e.m d'ou l'augmentation de J jusqu'à égalité de (r+Rh)J et E0. Fig.7.6. Caractéristique à vide d'une génératrice à excitation shunt II.2. Droite des inducteurs A vide la génératrice ne débite par un courant de charge I=0 d'où les relations suivantes E0(J)=U (1) , et (r+Rh)J =U (2). On a alors E0(J) =(r+Rh)J et U=(r+Rh)J donnent un point de fonctionnement P qui est le point de fonctionnement nominal de la génératrice en charge. La relation J U r Rh   est appelée droite des inducteurs, c'est la droite d'amorçage de la génératrice en courant continu. Le désamorçage est assuré par l'équivalence de la droite des inducteurs à celui de la résistance critique. r j I G U I+J Rh α E0(V) P J(A) αe Er Jn Rc Droite des inducteurs Droite d'amorçage Droite désamorçage Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 66 Fig.7.7. Caractéristique à vide pour différentes vitesses Pour un même courant d'excitation J, on peut établir proportionnalités suivantes :  Les courbes à vide par l'exploitation de la relation KN E  0 , telle que ' '0 0 N N E E  .  Le couple électromagnétique par l'exploitation de la relation KI Cem  , tel que ' ' I I C C em em  . II.3. Bilan des puissances cas d'une génératrice  Les poules joules dans l'inducteur :   2 J R r P h jr   ;  Les pertes joules dans induits :   2 J I R PjR   ;  La puissance utile : UI P u  ;  La puissance absorbée :    pertes P P u a ;  Le rendement :   a u P P  84%. XXX. Excitation série Soit une génératrice à courant continu a excitation série comme le montre la figure suivante où l'induit et l'inducteur sont alimentés en série par la même source de tension. Fig.7.8. Génératrice à excitation série III.1. Phénomène d'amorçage Pour entraîner l'amorçage de la machine il faut que :  la machine soit fermée sur une charge 0  J I ;  le flux rémanent Φr existe ; α E0(V) N' J(A) α' Er N R'c Rc Tg(α) = Rc Tg(α') = R'c r I G U Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011 H. BEN AMMAR 67  la résistance de la charge soit inférieure à la résistance critique (pour provoquer l'amorçage) ;  le produit Φr soit positif, c'est le flux additif. III.2. Caractéristiques en charge à une vitesse N constante On a U=E0-eB-εT(I)-(R+r)I, si on négligeable eB-εT(I), on aura la relation U=E0-(R+r)I a. zone linéaire La f.e.m est de la forme E0 = k J et le courant de l'induit J=I ce qui implique E0 = k I, d'où la tension U peut être exprimée par la relation suivante U= αI avec α=k-(R+r), c'est une droite de pente positive α. b. zone saturée A la saturation de la machine la f.e.m sera constante, qu'on peut mettre U sous la forme U=β-γI, avec β= E0 et γ= R+r, c'est une droite de pente négative. Fig.7.9. Caractéristique en charge d'une génératrice à excitation série III.3. Freinage rhéostatique Au premiers instants du freinage emd emf C C   , or f f M emf I K C   et d d M emd I K C   .Sachant que n f kI   et d d kI   , ce qui implique 2 d M emd f n M emf kI K C I kI K C    n d f I I I 2   . Aux premiers instants du freinage n f E E  avec le même flux et la même vitesse.  n n n I r R U E    et   r R I E R I R r R E f f h f h f        la pente>0 U(V) I(A) uploads/S4/ chapitre-7-differents-modes-excitation-des-machine-a-courant-continu.pdf