Machine à courant continu, excitation séparée

[invite8fd1bd2b]

Bonjour,

Ayant récemment étudié les machines tournantes, les questions suivantes me sont venues (pour une machine tournante à courant continu et à excitation séparée):

- Admettons que la machine tournante fonctionne en mode génératrice, le courant circulant dans le rotor est uniquement un courant induit par la variation du flux magnétique au sein des bobinages du rotor ? Ce courant est-il donc la résultante de ce qu'on appelle les courants de Foucault ?

- Toujours en génératrice, avec un inducteur à une paire de pôles, faut-il faire attention à l'orientation du champ magnétique ? L'arbre est déjà en rotation, mais les Forces de Laplace ont-elles un impact sur l'arbre déjà en rotation (elles pourraient venir le freiner ? l'accélérer ?)

- En fonctionnement moteur, on alimente l'induit pour créer un couple de forces et donc entraîner la rotation du rotor. Je me demande alors : bien que la machine fonctionne en tant que moteur, les même phénomènes qu'avec une génératrice sont impliqués => il y a donc une f.e.m induite et un courant induit en plus de l'alimentation initiale ? cela ne créée t-il pas de "conflits" ? Que se passe t-il au niveau des bobinages, qui conduisent le courant de l'alimentation et le courant induit, les deux courants "s'additionnent" ? Il n'y a pas de court-circuit ?

Je ne sais pas si j'ai été clair, n'hésitez pas à me reprendre !

En remerciant ceux qui tâcheront de m'aider à comprendre
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[XK150]

Bonjour ,

Plutôt un début de réponse généraliste pas forcément au top ...

1 - Donc dynamo , non pas courant de Foucault : les spires coupent le flux magnétique inducteur sinon à quoi servirait l'excitation ( séparée ou pas , peu importe ) ?

2 - Mais il me semble que la dynamo fonctionne grâce au lois de Laplace , à l'inverse du principe du moteur continu : le phénomène est réversible ,
Il y a une relation sens du courant dans l'induit en fonction du sens de rotation et du sens de circulation du courant inducteur ( champ inducteur ) .

3 - Non pas conflit mais réversibilité ( enfin théorique … ) , la machine fonctionne aussi bien en générateur qu'en moteur à des subtilités près qui font que ce ne sont pas la même machine dans la pratique ( ! ) , notamment le calage des balais .

[invite8fd1bd2b]

Merci pour votre réponse.

1- Justement, le rotor en coupant le champ magnétique produit par l'inducteur, induit une force électromotrice et un courant non (sinon quel intérêt??) ? Les spires du rotor fauchent le flux magnétique, donc un courant induit et une f.e.m naissent ? Ainsi, en alimentant l'inducteur, et avec une vitesse initiale quelconque du rotor, on génère une tension et un courant ? Donc ce courant induit, est-il finalement une résultante des courants de Foucault (qui si j'ai bien compris, apparaissent dans un conducteur lorsqu'il est soumis à une variation de flux magnétique) ?


2- Êtes-vous sûr que la dynamo exploite les forces de Laplace ? Car à ce que je crois comprendre, elle convertit une puissance mécanique en puissance électrique. Or, les forces de Laplace sont justement la conséquence d'un phénomène électromagnétique, non ? Par exemple si une voiture roule, elle fournit un couple moteur, admettons que l'on couple le moteur à une génératrice, c'est justement la puissance mécanique que l'on va convertir en puissance électrique pour par exemple alimenter une batterie ou je ne sais quoi. Mais il n'empêche que le rotor de la génératrice, qui contient des bobinages, subit une variation de flux magnétique dans le temps, donc des courants de Foucault et des forces de Laplace devraient apparaître ? Donc finalement la question que je me pose, c'est est-ce que ces forces peuvent freiner ou accélérer (selon l'orientation des pôles) l'arbre qui est déjà initialement en rotation ? (J'ai bien pris en compte votre réponse avec la relation entre le sens du courant et le sens du rotation, mais j'ai développé ma question au cas ou elle n'était peut-être pas claire)

3- Désolé mais je n'ai pas très bien compris votre réponse, pourriez-vous développer un peu plus ?

Merci et bonne soirée

[Black Jack 2]

Bonjour,


"Justement, le rotor en coupant le champ magnétique produit par l'inducteur, induit une force électromotrice et un courant non (sinon quel intérêt??)"

- Il y a juste production d'une force électromotrice qui est disponible aux bornes de l'induit.

Si on connecte une charge (résistance par exemple) aux bornes de l'induit, alors il y aura un courant puisque la tension de la force électromotrice se retrouvera aux bornes de la résistance connectée avec en série la résistance du bobinage d'induit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

En complément de ce qui a déjà été dit :

2. La question revient, si j'ai bien compris, à savoir ce qui se passe si, alors que la machine est en régime établi, on change brutalement la polarité de l'alimentation de l'inducteur. Ou, cela revient au même, si on change brutalement la polarité de l'alimentation de l'induit. Comme le sens de rotation de la machine en fonctionnement moteur dépendant de la polarité de cette alimentation (ou plus précisément, du signe du produit de la tension d'induit par celle d'inducteur), la manipulation va engendrer un très fort appel de courant (proche du double du courant de démarrage), qui, s'il n’endommage pas électriquement le moteur et sa commande, va engendrer un très fort couple sur l'arbre (proche du double du couple de démarrage), tendant à arrêter rapidement la machine et la faire repartir dans l'autre sens.

3. Qu'elle soit en fonctionnement moteur ou générateur, une MCC peut se modéliser par une source de tension d'amplitude E proportionnelle à la vitesse de rotation (c'est le résultat du dφ/dt) en série avec une résistance R (modélisant les pertes internes au moteur : résistance des fils, courants de Foucault dans le fer, etc). Si une source de tension U est appliquée aux bornes de la machine, le courant vaudra (U-E)/R et la puissance absorbée par la machine vaudra P= U*(U-E)/R. Si U>E alors P>0 et la machine absorbe de la puissance électrique : c'est un moteur ; sinon c'est un générateur. Comme E est proportionnel à la vitesse de rotation, pour une tension d'alimentation donnée, c'est la vitesse de rotation qui défini le mode de fonctionnement de la machine.

[stefjm]

3. Qu'elle soit en fonctionnement moteur ou générateur, une MCC peut se modéliser par une source de tension d'amplitude E proportionnelle à la vitesse de rotation (c'est le résultat du dφ/dt) en série avec une résistance R (modélisant les pertes internes au moteur : résistance des fils, courants de Foucault dans le fer, etc). Si une source de tension U est appliquée aux bornes de la machine, le courant vaudra (U-E)/R et la puissance absorbée par la machine vaudra P= U*(U-E)/R. Si U>E alors P>0 et la machine absorbe de la puissance électrique : c'est un moteur ; sinon c'est un générateur. Comme E est proportionnel à la vitesse de rotation, pour une tension d'alimentation donnée, c'est la vitesse de rotation qui défini le mode de fonctionnement de la machine.

en régime établi de vitesse.

[invite8fd1bd2b]

Bonjour,

Merci pour vos réponses qui me sont bien utiles !

Antoane, je commence à y voir plus clair mais la question que je me pose maintenant est :

Si l'on souhaite faire fonctionner la machine en tant que génératrice, on ne fournit aucune source d'alimentation à l'induit, non ? N'est-ce pas justement la f.e.m induite que l'on cherche à exploiter ? La f.e.m restera toujours supérieure à la tension U disponible au final, et ce peu importe la vitesse de rotation, non ? Seul la polarité de la tension délivrée pourrait changer si l'on inverse le sens de rotation, sinon je ne vois pas comment la vitesse de rotation pourrait impacter la machine pour qu'elle passe d'un fonctionnement générateur à un fonctionnement moteur ?

[XK150]

Bien sûr , non : on ne fournit rien à l'induit en génératrice , c'est lui qui produit la puissance électrique .
La somme des f e m produite par spire EST la tension U aux bornes de la machine .
Ce n'est pas la vitesse de rotation qui fait que l'on passe d'un fonctionnement moteur en fonctionnement générateur .

Aussi bien en moteur qu'en générateur , sens de rotation , sens du courant dans l'induit et sens du courant d'excitation , ces 3 paramètres sont liés :
pour un sens de rotation en générateur , vous obtiendrez une polarité de sortie ( induit ) différente selon le sens du courant d'excitation .
En théorie , car la machine est optimisée pour une seule combinaison .