Séquence 3 : Sciences de l'Ingénieur

La machine à courant continu en régime permanent

Dans un projet de conception le modèle de la machine idéale permet de dimensionner grossièrement un moteur devant fournir un travail défini par le cahier des charges.

Pour une modélisation plus proche de la réalité, il est nécessaire d'affiner le modèle en prenant en compte certains paramètres importants.

On peut distinguer deux modèles, selon deux modes de fonctionnement :

  • Fonctionnement en régime permanent : les phases de démarrage, d'arrêt, de changement de vitesse sont négligeables sur la durée du cycle de fonctionnement.

  • Fonctionnement en régime transitoire : les phases de démarrage, d'arrêt et de changement de vitesse doivent être prises en compte car la vitesse varie fortement dans le cycle.

La modélisation proposée ici concerne le régime permanent.

FondamentalModélisation : machine réelle (ou presque !) en régime permanent

Hypothèse de la machine réelle en régime permanent :

  • la résistance d'induit est constante : R

  • les pertes à vide sont caractérisées par un courant à vide supposé constant : Io

    le couple résistant de la charge est constant : C

  • l'inertie du rotor est négligée

Machine à courant continu réelle en régime permanent : flux d'énergie en mode moteur

Les relations de conversion deviennent :

E est la force électromotrice (fem) en V, ω la vitesse angulaire du rotor en rad/s, C le couple sur l'arbre moteur en N.m, I le courant relatif au couple utile en A, et k la constante de couple en Nm/A.

Fonctionnement en moteur :

  • la tension pilote la vitesse :

  • le couple appelle le courant :

Caractéristiques du moteur à courant continu en régime permanent

Fonctionnement en génératrice :

  • la vitesse génère la tension :

  • le courant débité appelle le couple :

A noter que k.Io représente le couple de perte Co à fournir pour entraîner la génératrice à vide (circuit électrique ouvert)

Schéma électrique en moteur ou génératrice

ExempleMoteur à courant continu en régime permanent avec MATLAB Simulink

Moteur à courant continu en régime permanent avec Simulink
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