Variation de la vitesse d’un moteur

Variation de la vitesse d’un moteur Groupes Scientifiques d ’Arras L p août 2002

Sommaire • Pile • Moteur • Circuit d’ensemble • Varier vitesse • Varier R • Varier FEM • Potentiomètre • Transistor • Montage

Pile électrique • L ’équivalent électrique est une Force Electro Motrice (FEM) en série avec la Résistance interne (Ri) • Par la loi d ’Ohm ( U = R I ), en court circuitant les deux bornes on obtient l ’Intensité de court circuit (Icc) • FEM = Ri * Icc Icc = FEM / Ri

pile rectangulaire 9 V • F E M = 9 V • I c c = 5 A alcaline 1 A saline • --> Ri = 1.8 ohm alcaline 9 ohms saline

Moteur électrique • Il est constitué du stator (ou inducteur : aimant permanent), du rotor (ou induit : bobinages), du collecteur, des deux balais, des deux paliers, de l ’axe faisant sortie • Le changement de sens du courant dans les bobinages, permettant l ’entretien du mouvement de rotation est fait par le collecteur Nord Bobinage Bobinage Sud

F C E M et R m • Un moteur électrique est équivalent à une Force Contre Electro Motrice (F C E M) en série avec la Résistance moteur (Rm) • La vitesse de rotation n vaut k * FCE M (n en tr/mn, FCEM en Volts, k en tr/mn par V) • La FCEM est dû à l ’effet Dynamo (ou effet Génératrice) • Rm (en ohms) est dû aux bobinages, aux contacts balais-collecteur,..

Circuit d’ensemble • Schéma de la pile avec le moteur • FEM = Ri*I + Rm*I + FCEM

R avec Ri+Rm • R remplace Ri & Rm en série • FEM = R*I + FCEM

Varier vitesse • n = k * FCEM • Varier n, cela revient à varier la FCEM • k est une constante du moteur

Varier R • FCEM = FEM - R*I • La variation de la FCEM peut être faite par la variation du produit R*I • Et avec I constant (ou peu variable), par la variation de R • I dépend de la charge mécanique à la sortie du moteur • Avec FEM=9v Ri=1.8 Rm=9 I=0.2A calculer R maxi ainsi que sa dissipation

Varier FEM • FCEM = FEM - R*I • La variation de la FCEM peut être aussi faite par la variation de la FEM • Et avec R faible, les variations de I entraîneront des variations du produit R*I faibles

A propos de varier R • Elle peut être fait par l ’ajout d ’une résistance variable (rhéostat) en série avec Ri & Rm • Cette méthode a l ’avantage d ’être simple en montage • Le courant dans le cas du rotor bloqué est réduit • Mais les inconvénients sont: • La nécessité d ’une charge mécanique constante (pour I constant) • D ’une charge mécanique faible voire le moteur à vide • Le courant de démarrage est réduit • La dissipation dans le rhéostat peut être du même ordre que la puissance du moteur

Potentiomètre • Pour varier la FEM, on peut utiliser une FEM fixe suivie d ’un potentiomètre • C ’est le montage Diviseur de Tension • Pour que la plage de réglage occupe la course angulaire de l ’élément, il faut que Ip soit 5 à 10 fois supérieur à I • Ce qui limite cette solution aux très faibles puissances • Calculer pour 9v et I=0.2A (moteur à vide) la valeur du potentiomètre et sa dissipation I Ip

Transistor • Composant actif à trois pattes (ici version NPN) • Les noms sont Collecteur, Base, Emetteur (C, B, E) • L ’intensité de C à E vaut Gain fois l ’intensité de B à E • Ce composant a la particularité d ’amplifier le courant C B E

Collecteur commun • Ce montage reporte (à Vbe près) sur la sortie, la tension d ’entrée • Avec un courant d ’entrée plus faible

Montage • En rajoutant le transistor ainsi, on obtient le montage voulu de variation de tension • Le potentiomètre est ainsi de valeur plus grande • En pratique il est commode que la plage de réglage soit au moins 50% de la course angulaire (qui est souvent de 300°) • Avec FEM=9v I=1A Gain=100 calculer la valeur du potentiomètre et la dissipation maxi du transistor

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