Exercices Corrigés Machines à Courant Continu
Exercices corrigés – Machines à courant continu (MCC)
Les machines à courant continu sont étudiées en électrotechnique pour comprendre le fonctionnement des moteurs et des génératrices alimentés en courant continu. Cette page regroupe une série d'exercices corrigés sur les machines à courant continu. Avant de commencer les exercices, voici un rappel des principales relations utilisées. Constitution d'une machine à courant continu Une machine à courant continu comporte principalement deux parties :
Elle comporte également un collecteur et des balais permettant d'assurer la liaison électrique avec la partie tournante. Une machine à courant continu peut fonctionner en moteur ou en génératrice. Fonctionnement en moteur Le moteur à courant continu transforme l'énergie électrique en énergie mécanique. Pour un moteur, l'équation électrique de l'induit peut s'écrire : U = E + Rₐ × Iₐ avec :
On peut donc déterminer la force contre-électromotrice par : E = U - Rₐ × Iₐ Force électromotriceLa force électromotrice dépend du flux magnétique et de la vitesse de rotation de la machine. On peut l'exprimer sous la forme : E = K × Φ × Ω où :
Lorsque le flux est pratiquement constant, la force électromotrice varie principalement avec la vitesse de rotation. Couple électromagnétiqueLe couple électromagnétique développé par la machine peut être exprimé par : Cem = K × Φ × Iₐ Le couple dépend donc du flux magnétique et du courant d'induit. Cette relation permet de comprendre pourquoi une augmentation du courant d'induit entraîne une augmentation du couple lorsque le flux reste constant. Puissances La puissance électrique absorbée par l'induit est : Pₐ = U × Iₐ La puissance électromagnétique peut s'écrire : Pem = E × Iₐ La puissance mécanique utile disponible sur l'arbre est inférieure à la puissance absorbée à cause des différentes pertes de la machine. Le rendement est défini par : η = Pu / Pa avec :
Pour l'exprimer en pourcentage : η(%) = (Pu / Pa) × 100 Pertes dans la machineLors du bilan de puissance, on peut rencontrer plusieurs types de pertes :
Les pertes Joule de l'induit peuvent être calculées par : Pj = Rₐ × Iₐ² Il est important de bien identifier le type de moteur étudié dans l'exercice avant d'établir le bilan de puissance. Exercices corrigésLes exercices proposés ci-dessous permettent de travailler le fonctionnement des machines à courant continu, les puissances, le rendement, le couple et les différentes grandeurs électriques. |