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1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE LA DEFENSE NATIO

1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE LA DEFENSE NATIONALE E EC CO OL LE E M MI IL LI IT TA AI IR RE E P PO OL LY YT TE EC CH HN NI IQ QU UE E Module : système asservie Réalisé par : EOA: HAROUNE Farhet EOA: MILIANI Ahmed EOA: BOCHAKOUR RAHMANI Abdelkadir EOA: BENCHOUIA Hamou Année universitaire 2006/2007 2 Introduction : Le banc d’essai comprend le moteur et la génératrice a` courant continu, la charge pour le moteur (frein a` poudre magnétique), deux modules électriques de mesure et lecture des variables mécaniques (couple résistant de la charge), vitesse de rotation et puissance mécaniques (tension et courants) et enfin un capteur de vitesse (dynamo tachymétrie).  Les modules de mesure :  2-1 : module de mesure des grandeurs électriques : Ce module réalise les fonctions suivantes :  la mesure et l’affichage du courant induit.  la mesure et l’affichage du courant inducteur. la mesure et l’affichage de la puissance électrique  2-2 : module de mesure des grandeurs mécaniques Ce module réalise les fonctions suivantes :  la mesure et la lecture de la vitesse de rotation ‘ n’ De la machine entraînée, a partir de la tension délivrée par la dynamo tachymétrie.  la mesure et l’affichage du moment du couple.  le calcul et l’affichage de la puissance mécanique ’p’ a partir des données de vitesse et du couple.  l’alimentation, la commande et l’asservissement du frein a poudre pour permettre différent mode de fonctionnement. Un commutateur à 6 positions permet de choisir l’un des six modes existant : >1position-commande a zéro.  2eme position commande ‘manuelle ’en couple :t.m  3eme position commande ‘manuelle ’en couple :n.m  4ere position -commande ‘automatique ’en couple :t.a  5ere position- commande ‘automatique ’en couple :n.a  6ere position -commande en couple par une tension extérieure : T. ex ter Vous trouvez aussi un bouton de réglage par un potentiomètre de la commande en mode ‘ manuel’. L’exploitation de ces mesures fournies par les deux modules électroniques peut se faire soit par lecture directe des afficheurs .soit par oscilloscope a’ mémoire ou par l’utilisation d’un micro-ordinateur auquel est associe une carte d’acquisition et un logiciel dédie a’ cet effet. 3  Etude théorique : La machine à courant continu Les machines électriques tournantes sont des convertisseurs d'énergie. Lorsqu'elles Transforment de l'énergie électrique en énergie mécanique, on dit qu'elles fonctionnent en Moteur. En revanche, si elles transforment l'énergie mécanique apportée par une autre Machine en énergie électrique, on dit qu'elles fonctionnent en génératrice. La machine à courant continu est une machine électrique tournante qui fonctionne, comme Son nom l'indique, à partir de tensions et de courants continus. Dans le cas de petits moteurs, Elle est donc adaptée à des sources d'énergie électrochimiques. Pour les fortes puissances, on la trouve dans les lignes de métro -RER où elle fonctionne en moteur (traction) ou en Génératrice (freinage).  Structure de la machine à courant continu. Les machines tournantes sont constituées de deux parties principales. Le stator est la partie Fixe du système. Il entoure la partie tournante, appelée rotor. Nous allons nous intéresser à la Façon de réaliser une MCC  I.1. Phénomène d'induction. Un conducteur traversé par un courant, placé dans un champ magnétique est soumis à Une force de Laplace. C'est le phénomène de base à prendre en compte dans une conversion D’énergie électrique en énergie mécanique. Un conducteur se déplaçant dans un ch amp magnétique va être le siège d'une f. e. m. Induite. Il s'agit donc d'une conversion de sens inverse, d'énergie mécanique en énergie Électrique.  I.2. Description de la MCC. Nous allons considérer, à titre d'exemple, une machine dite tétra polaire, ou à 2 paires de Pôles. Cette appellation provient du nombre de bobines inductrices fixées sur le stator. Il faut Noter que ces bobines peuvent être remplacées par des aimants permanents de même polarité. 4 Définition: Le circuit bobiné sur le rotor et l'ensemble réalisant le collecteur est appelé Induit. Dans la pratique, il est parcouru par des courants importants. Le circuit qui est à L’origine de B dans l'entrefer est appelé inducteur. Il est situé au stator. Il est parcouru par des Courants (sauf dans la cas d'un inducteur à aimants permanents car il n'y a plus de bobinage Inducteur!). Ces derniers sont en général plus faibles que ceux de l'induit (excepté sur Quelques machines particulières. La partie fixe, appelée stator, porte donc les éléments inducteurs (bobines parcourues par Un courant continu ou aimants permanents), destinés à créer un champ magnétique. No us Considérerons, pour simplifier que ce dernier est radial dans l'entrefer (afin de pouvoir estimer Simplement la force électromotrice induite dans chaque brin conducteur sans avoir à tenir Compte d’un angle entre la vitesse et l’induction B). Son allure en fonction de la position Angulaire, dans le cas d’une machine tétra polaire, est la suivante (B est pris positif lorsqu'il est Dirigé vers l'extérieur du rotor). Cette allure va dépendre de la structure magnétique des pôles (forme géométrique et type De matériau). Mais ce qu'il faut retenir, c'est qu'il s'agit d'une fonction sans valeur moyenne, Périodique, de période angulaire 2/p, où p est le nombre de paires de pôles. Elle est Maximale face aux pôles sud et minimale face aux pôles nord (compte tenu de la convention Choisie). rq: Répartition des lignes de champ dans une MCC tétra polaire sans réaction magnétique D’induit (le champ n'est créé que par l'inducteur). La partie mobile (tournante), appelée rotor, porte des conducteurs en périphérie, Perpendiculairement au plan de la figure. Ces conducteurs sont associés suivant des Techniques de bobinage complexes afin de maintenir en permanence un circuit où va circuler Le courant. On va essayer d’expliquer ça par la suite… 5 Etant donné le sens de rotation choisi, les forces électromotrices induites et donc les Courants induits si la machine est chargée, seront orientés comme suit : I.5. Caractéristique à vide E (i e) – Réaction magnétique d'induit. I.5.1. Relevé expérimental. On réalise le montage suivant: La machine à courant continu est entraînée par une autre machine. On relève la tension à Ses bornes quand l'interrupteur est ouvert (essai à vide) et quand il est fermé (essai en charge).  I.5.2. Essai à vide. Quand l'interrupteur est ouvert, la machine ne débite aucun courant. On relève la tension Pour plusieurs valeurs de i e, courant d'excitation, injecté dans l'inducteur. On trouve la courbe suivante: Cette courbe est appelée caractéristique à vide. Elle correspond à une vitesse de rotation Donnée. Pour un ie fixé, une augmentation de la vitesse de rotation entraînera une Augmentation de Ev. On a donc Ev =K*Ø* n rq: La courbe ressemble à une courbe d'aimantation de matériau magnétique, ce qui est Normal, puisque l'on caractérise un circuit magnétique avec entrefer. R q: En faisant décroître ie, on peut observer un léger effet d'hystérésis. Caractéristique en charge. 6 Cette fois on ferme l'interrupteur. La machine débite dans la charge (elle fonctionne en Génératrice). On relève à nouveau la tension U a ses bornes en fonction de ie. On trouve une Courbe située sous la précédente. Deux phénomènes permettent d'expliquer cette différence. -Tout d'abord, l'inducteur est formé de conducteurs que l'on peut représenter par une Résistance R. -Ensuite, le courant d'induit, qui résulte du déplacement du rotor sous le flux créé par L’inducteur va, lui aussi, créer un flux qui va s'opposer à la cause qui lui a donné naissance. Il Va donc s'opposer au flux inducteur. En charge, le système va donc fonctionner sous un flux Inférieur à celui créé par l'inducteur, d'où une tension plus faible que celle attendue. En charge, la tension de sortie de la machine s'écrit, en valeurs moyennes La réaction magnétique d'induit va décaler les lignes neutres. En effet, au champ créé par L’inducteur va se superposer un champ dû à l'induit. Il va en résulter une modification de L’induction. Dans le cas de deux pôles on a par exemple: rq: La saturation de l'induit augmente l'effet de réaction magnétique d'induit. rq: La réaction magnétique d'induit peut être atténuée par l'ajout de bobinages compensant Partie expérimentale : Pour relever cette caractéristique e=f (if) on adopte le montage 1. on entraîne la génératrice a sa vitesse nominale _n_ qu on maintiendra constante pendant tout l essai. on fera varier le courant inducteur if et relèvera pour des valeurs croissantes et décroissantes de ce courant la fem _e_ correspondante.  La partie expérimentale : 7 ESSAI A VIDE : Pour relever cette caractéristique E=F (if) on adopte le montage 1.on entraîne la génératrice a sa vitesse nominale –n -qu’on maintiendra constante pendant tout l’essai. En fera varier le courant inducteur If et relèvera des valeur croissantes de ce courant, la fem ‘E’ correspondante LE TABLEAU SUIVANT REPRESENTE e=f(i)  COMMENTAIRE : De O à A, la caractéristique est linéaire, E=K’ (avec k’=K*Ø). • De A à B le matériau ferromagnétique dont est constitué le moteur commence à saturer. (μR n’est plus constant). • uploads/Industriel/ tp-hydrolique.pdf