Machine à Courant Continu 1

Machine à Courant Continu

Exercice : Etude d'un ascenseur

• masse de la cabine = kg
• masse du contre poids = kg
• rayon de la poulie d'entraînement = m
• rapport du réducteur = 1/
• les frottements sont supposés négligeables.

• tours/mn
• V
• A
• Puissance nominale utile = kW
• Résistance de l'induit = Ω
• Excitation constante : KΦ = N.m/A

1. La cabine doit monter à m/s. Calculer la vitesse angulaire de la poulie en rad/s et en tr/mn :
   rad/s
   tr/mn
   
2. En déduire la vitesse angulaire du moteur en rad/s et en tr/mn :
   rad/s
   tr/mn
   
3. La cabine est remplie par personnes de 80kg (chacune !). Calculer le moment exercé par le poids des passagers sur la poulie (le poids de la cabine est compensé par le contre poids) : Préciser l'unité :
   
4. En déduire le couple résistant Cr ramené sur l'arbre du moteur : Préciser l'unité :

1. Quelle doit être la valeur du couple moteur :
   N.m
   
2. Calculer le courant I consommé par le moteur :
   A
   
3. Calculer la Force Electromotrice E du moteur :
   V
   
4. A partir du schéma équivalent de l'induit du moteur, calculer la tension U qui permet à la cabine de monter à la vitesse souhaitée :
   V
   
5. Calculer la puissance mécanique fournie par le moteur :
   W
   
6. Calculer la puissance électrique absorbée par le moteur :
   W
   
7. Calculer le rendement du moteur :
   %
   

1. Calculer la nouvelle valeur du couple moteur en régime permanent :
   N.m
   
2. Calculer le nouveau courant consommé par le moteur :
   A
   
3. Calculer la force électromotrice :
   V
   
4. Calculer la vitesse du moteur en rad/s et en tr/mn :
   rad/s
   tr/mn
5. Calculer la vitesse de montée de la cabine :
   m/s
   
6. Où se situent les deux points de fonctionnement (montée à pleine charge et à charge réduite) sur le plan mécanique C = f(Ω) ?
   
   
   Dans le quadrant :

1. Quel courant est consommé par le moteur :
   A
   
2. Quelle doit être la valeur de la force électromotrice :
   V
   
3. Calculer la tension U qu'il faut appliquer aux bornes du moteur pour faire descendre la cabine à m/s :
   V
   
4. Calculer la puissance électrique absorbée par le moteur :
   W
   
5. Où se situe le point de fonctionnement sur le plan mécanique C = f(Ω) ?
   
   
   Dans le quadrant :
   
6. Conclusion :
   

1. Calculer la masse de l'ensemble des passagers, de la cabine et du contre poids :
   kg
   
2. Calculer le moment d'inertie de l'ensemble mobile au niveau de la poulie :
   Préciser l'unité :
   
3. Calculer le moment d'inertie ramené sur l'arbre du moteur :
   Même unité
   
4. Le courant dans le moteur est fixé par l'automatisme à A. Calculer le couple moteur :
   N.m
   
   
5. Calculer la valeur de l'accélération angulaire dΩ/dt du moteur :
   rad/s²
   
6. Calculer la durée du démarrage de la cabine pour passer de l'arrêt à la vitesse de m/s :
   s
   

Machine à Courant Continu 2

Machine à Courant Continu

Exercice : Déplacement d'un chariot

• tours/mn
• V
• A
• Résistance de l'induit = Ω
• Excitation constante (moteur à aimants): KΦ = N.m/A

1. On décompose le poids en deux composantes. Une composante parallèle aux rails Px, et une perpendiculaire aux rails Py. Calculer la norme de Px :
   
   
   
   N
   
   
2. Tracer sur une feuille de brouillon la force que doit exercer le moteur sur le chariot pour le faire monter à une vitesse constante de m/s. Comment est cette force ?
   
   
   
3. Quelle est la norme de cette force ?
   N
   
4. En écrivant l'égalité de la puissance mécanique au niveau du moteur (c'est un mouvement de rotation) et sur le chariot (c'est un mouvement de translation), calculer le couple moteur Cm développé par le moteur :
   Préciser l'unité :

1. Calculer le courant I consommé par le moteur :
   A
   
2. Calculer la Force Electromotrice E du moteur :
   V
   
3. A partir du schéma équivalent de l'induit du moteur, calculer la tension U qu'il faut appliquer aux bones du moteur afin que le chariot monte à la vitesse souhaitée :
   V
   
4. Calculer la puissance électrique absorbée par le moteur :
   W
   
5. Calculer la puissance mécanique fournie par le moteur :
   W
   
6. Calculer le rendement du moteur :
   %
   
7. Où se situe le point de fonctionnement sur le plan mécanique C = f(Ω) ?
   
   
   
   Dans le quadrant :
   
8. Conclusion :
   

1. Quel est le sens de la nouvelle force que va exercer le moteur sur le chariot en régime permanent ?
   
   
2. Quelle est la nouvelle valeur du couple moteur en régime permanent ?
   N.m
   
3. Quel est le nouveau courant consommé par le moteur ?
   A
   
4. Calculer la force électromotrice :
   V
   
5. Calculer la vitesse de rotation du moteur en rad/s et en tr/mn :
   rad/s
   tr/mn
6. En déduire la vitesse du chariot :
   m/s
   
7. Calculer la puissance électrique absorbée par le moteur :
   W
   
8. Calculer la puissance mécanique fournie par le moteur :
   W
   
9. Où se situe le point de fonctionnement sur le plan mécanique C = f(Ω) ?
   
   
   
   Dans le quadrant :
   
10. Conclusion :
    

1. Quelle doit être la valeur de la force électromotrice lors de la descente ?
   V
   
2. Quelle sera la valeur du courant en régime permanent ?
   A
   
3. Calculer la tension U qui doit être appliquée aux bornes du moteur :
   V
   

1. Calculer la force électromotrice :
   V
   
2. Calculer le courant :
   A
   
3. Calculer la tension U qui doit être appliquée aux bornes du moteur :
   V
   

1. Calculer la force électromotrice :
   V
   
2. Calculer le courant :
   A
   
3. Calculer la tension U qui doit être appliquée aux bornes du moteur :
   V
   

Préparation TP Mesures de Puissances

Préparation TP n°1

Exercice : Mesures de puissance en triphasé

• Ampèremètre (en position AC) : A
• Wattmètre 1 : W
• Wattmètre 2 : W

Calculer la valeur d'un condensateur : µF

Calculer la valeur d'un condensateur : µF

Préparation TP Transformateur

Schéma équivalent du transformateur

Exercice : Essais du transformateur monophasé

• tension efficace au primaire = V
• tension efficace au secondaire = V
• courant efficace au primaire = A
• puissance active au primaire = W
• et bien sûr le courant au secondaire est nul puisque le transformateur est à vide.

1. Calculer le rapport de transformation: m =
2. Calculer la valeur de la résistance Rf : Ω
3. Calculer la puissance apparente : VA
4. Calculer la puissance réactive : VAR
5. Calculer de la réactance Lω : Préciser l'unité :
6. Calculer la valeur de l'inductance L : Préciser l'unité :
7. Calculer le facteur de puissance cosφ :
8. Calculer φ : °

• courant efficace au primaire = A
• courant efficace au secondaire = A
• tension efficace au primaire = V
• puissance active au primaire = W
• et bien sûr la tension au secondaire est nulle puisque le transformateur est en court circuit (on rappelle que la résistance interne d'un ampèremètre est proche de 0, il s'agit donc d'un court circuit au secondaire)..

1. Calculer la valeur de la résistance Rs : Ω
2. Calculer la puissance apparente au primaire : VA
3. Calculer la puissance réactive au primaire : VAR
4. Calculer de la réactance Lsω : Ω
5. Calculer la valeur de l'inductance Ls : mH

1. Calculer le rendement du transformateur : %
2. Calculer la valeur efficace de la tension mU1 : V
3. Calculer la valeur efficace de la tension aux bornes de Rs : V
4. Calculer la valeur efficace de la tension aux bornes de Lsω : V
5. Attention, toutes ces tensions sont complexes.
   
   Le courant I2 est en phase avec la tension U2 car la charge est une résistance.
   Calculer la tension U2 du transformateur en charge : V

Redresseur monophasé sur FEM

Electronique de puissance

Exercice : Redresseur sur batterie

1. Tracer sur une feuille les chronogrammes de v(t), E, u(t), i(t), i_s(t). Il est conseillé de les tracer dans cet ordre.
   Sélectionner parmi les courbes ci-dessous l'allure des chronogrammes obtenus. Les axes indiquent la position du 0. L'échelle des temps est la même pour tous les chronogrammes.
   
   
   • Tracé de v(t) :
   • Tracé de E :
   • Tracé de u(t) :
   • Tracé de i(t) :
   • Tracé de i_s(t) :
   • Quelles sont les valeurs max et min de u(t) :
     U_max = V
     U_min = V
   • Quelles sont les valeurs max et min de i(t) :
     I_max = A
     I_min = A
2. On mesure le courant i(t) avec une pince ampèremétrique. On relève :
   
   • Position DC : A
   • Position AC : A
   • Position AC+DC : A
   Calculer la puissance moyenne consommée par la batterie : W
3. Calculer la puissance moyenne dissipée dans la résistance : W
4. On utilise une batterie de A.h. Calculer son temps de charge : heures

Redresseur monophasé à pont de Graetz

Electronique de puissance

Exercice : Redresseur double

1. Tracer sur une feuille les chronogrammes de v(t), u_c(t), i(t), i_d(t), i_s(t), i_L(t). Il est conseillé de les tracer dans cet ordre.
   Sélectionner parmi les courbes ci-dessous l'allure des chronogrammes obtenus. Les axes indiquent la position du 0.
   
   
   • Tracé de v(t) :
   • Tracé de u_c(t) :
   • Tracé de i(t) :
   • Tracé de i_d(t) :
   • Tracé de i_s(t) :
   • Tracé de i_L(t) :
   • Quelle est la valeur efficace de v(t) : V
   • Quelles sont les valeurs max et min de u_c(t) :
     U_cmax = V
     U_cmin = V
2. Calculer la valeur moyenne de u_c(t) : V
3. Calculer la valeur maximum de i_s(t) : A
4. Calculer la valeur maximum de i_L(t) : mA
5. Calculer la valeur efficace de i_L(t) : mA
6. Calculer la puissance moyenne consommée à l'entrée du montage : W
7. En considérant que le rendement du montage est égal à 1 (composants idéaux), calculer la valeur efficace du courant i(t) qui circule dans la résistance : Ieff = A
   

Redresseur monophasé simple alternance

Electronique de puissance

Exercice : Redresseur simple

1. Tracer sur une feuille les chronogrammes de v(t), u_c(t) et i(t). Sélectionner parmi les courbes ci-dessous l'allure des chronogrammes obtenus. Les axes indiquent la position du 0.
   
   • Tracé de v(t) :
   • Tracé de u_c(t) :
   • Tracé de i(t) :
   • Quelle est la valeur efficace de v(t) : V
   • Quelles sont les valeurs max et min de u_c(t) :
     U_cmax = V
     U_cmin = V
   • Quelles sont les valeurs max et min de i(t) :
     I_max = A
     I_min = A
2. Calculer la valeur moyenne de u_c(t) : V
3. Calculer la valeur efficace de u_c(t) : V
4. Calculer la puissance moyenne consommée par la résistance R : W

Redresseur monophasé à transformateur à 2 enroulements

Electronique de puissance

Exercice : Redresseur double 2

1. Tracer sur une feuille les chronogrammes de v(t), u_c(t), i(t), i_s(t), i_L(t). Pour trouver le chronogramme de i_L(t), on rappelle que dans un transformateur à deux enroulements secondaires, i_primaire = m.i_{secondaire 1} + m.i_{secondaire 2}
   Sélectionner parmi les courbes ci-dessous l'allure des chronogrammes obtenus. Les axes indiquent la position du 0.
   
   
   • Tracé de v(t) :
   • Tracé de u_c(t) :
   • Tracé de i(t) :
   • Tracé de i_s(t) :
   • Tracé de i_L(t) :
   • Quelles sont les valeurs max et min de u_c(t) :
     U_cmax = V
     U_cmin = V
2. Calculer la valeur moyenne de u_c(t) : V

Veuillez noter que les pages WIMS sont générées interactivement; elles ne sont pas des fichiers HTML ordinaires. Elles doivent être utilisées interactivement EN LIGNE. Il est inutile pour vous de les ramasser par un programme robot.