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MOTEUR À COURANT CONTINU

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable

INGÉNIERIE ET DÉVELOPPEMENT DURABLE

Approche fonctionnelle et structurelle des produits TD I2D

TD Moteur à courant continu 12 V E-1 Lycée Jules Ferry – Versailles 1/4

MOTEUR À COURANT CONTINU

1. Introduction

On souhaite étudier un moteur à courant continu à partir de ses caractéristiques constructeur et pour un fonctionnement en régime permanent.

2. Documentation constructeur (extrait)

Caractéristiques à vide

Vitesse de rotation 4200 tr/min

Courant absorbé 0,26 A

Caractéristiques nominales

Tension nominale 12 V=

Vitesse de rotation 2900 tr/min

Couple nominal 50 mNm

Puissance de sortie 15 W

Courant nominal 2,1 A

Rendement 60 %

Durée de vie 4000 h

Caractéristiques générales

Couple de démarrage 158 mNm

Courant de démarrage 6,1 A

Résistance 2 Ω

Inductance 1,3 mH

Constante de couple 27 mNm/A

Constante de fém 0,027 V/rad/s

Inertie 75 g.cm2

Masse 340 g

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I2D MOTEUR À COURANT CONTINU TD

TD Moteur à courant continu 12 V E-1 Lycée Jules Ferry – Versailles 2/4

3. Généralités

Question n° 1 :

- Compléter le graphique ci-dessous en donnant les relations de la puissance d'entrée, de la puissance de sortie et du rendement du moteur.

- Indiquer la nature des grandeurs d'entrée du moteur.

- Indiquer la nature des grandeurs de sortie du moteur.

Question n° 2 :

- Donner les valeurs de Un, In, Pn, Nn et Cn à partir des caractéristiques nominales du moteur (préciser les unités).

- Calculer la puissance absorbée par le moteur Pe à partir des valeurs précédentes.

- Calculer le rendement du moteur à partir des valeurs précédentes.

- Comparer le résultat précédent avec la valeur donnée par le constructeur.

U,I

C,Ω

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I2D MOTEUR À COURANT CONTINU TD

TD Moteur à courant continu 12 V E-1 Lycée Jules Ferry – Versailles 3/4

4. Modèle équivalent du moteur en régime permanent

Question n° 3 :

Établir ci-dessous le modèle équivalent du moteur en régime permanent. Faire apparaître les grandeurs U, R, E et I sur le schéma.

Question n° 4 :

- Donner l'équation de la tension U en fonction des grandeurs R, E et I.

- Donner la relation entre la tension E et les grandeurs Ke et Ω.

- Donner la relation entre le couple moteur C et les grandeurs Ki et I.

Question n° 5 :

- Calculer la valeur de la tension E à partir des caractéristiques nominales du moteur.

- Calculer la vitesse angulaire de rotation du moteur Ω à partir de ses caractéristiques nominales.

- Déterminer la valeur de la constante de fém du moteur Ke en V/rad/s à partir des résultats précédents.

- Comparer le résultat précédent avec la valeur donnée par le constructeur.

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I2D MOTEUR À COURANT CONTINU TD

TD Moteur à courant continu 12 V E-1 Lycée Jules Ferry – Versailles 4/4

Question n° 6 :

- Déterminer la valeur de la constante de couple du moteur Ki en mNm/A à partir de ses caractéristiques nominales.

- Comparer le résultat précédent avec la valeur donnée par le constructeur.

Question n° 7 :

Tracer ci-dessous la caractéristique N = f(E) du moteur à partir des caractéristiques constructeur.

Question n° 8 :

Tracer ci-dessous la caractéristique C = f(I) du moteur à partir des caractéristiques constructeur.

N(tr/min)

1000 2000 3000

2 4 6 8 10 12

E(V) 4000

0 5000

C(mNm)

20

1 2 3 4 5 6

I(A) 0

40 60 80 100 120 140 160 180 200

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