1 - Définition
Pour un moteur à courant continu à excitation séparée, combien il était important de disposer d'une tension d'alimentation réglable. Cette tension réglable peut être réalisée par le convertisseur électrique que l'on appelle encore groupe " Ward Leonard " .
Cet équipement qui fonctionne habituellement avec un réseau triphasé comporte trois machines principales sensiblement de même puissance [2].
Un moteur asynchrone " MA" pour assurer la transformation de l'énergie électrique alternatif en énergie mécanique continu et une génératrice à courant continu "G" pour transformer l'énergie mécanique, en énergie électrique ; les deux machines étant calées sur le même arbre d'une part.
D'autre part nous avons un moteur "M" à courant continu transformant l'énergie électrique en énergie mécanique, est alimenté avec une tension continue délivrée par la génératrice.
Et il y' a une petite génératrice à courant continu qui calée sur l'arbre de groupe convertisseur .Celle-ci fournie les courants d'excitation au moteur et la génératrice [1] (voir Figure (І -1)).
2 - Le Fonctionnement
On suppose que le moteur entraîne une machine dont le couple résistant est constant.
Si E' et E désignent respectivement la f.é.m. de la génératrice et la f.c.é.m. du moteur, quand le groupe fonctionne, le moteur à courant continu est traversé par un courant Id ,soit :
Pour simplifie notre étude on néglige la chute de tension dans l'induit de la génératrice. Dans cette condition, la tension Ud aux bornes du moteur à courant continu a expression [2]:
Ud = E' - Ra' Id = E' =E + Ra Id Quand le repère du volant est au zéro, le courant d'excitation de la génératrice est nul, si l'on tourne le volant vers la droite (on s'arrange habituellement pour que le sens de rotation du volant et du moteur soient les mêmes). Le courant d'excitation de la génératrice augmente ; la tension augmente dans celle-ci ; la tension d'induit Ud pour le moteur à courant continu augmente et le moteur tourne plus vite .le point de fonctionnement Mn correspond habituellement au fonctionnement nominal du moteur (Figure (І–2)). Ces différents régimes ont lieu dans le premier quadrant qui correspond au fonctionnement en moteur.
Pour arrêter le moteur, il suffit de réduire le courant d'excitation en ramenant progressivement le volant à la position zéro. En effet, quand le courant d'excitation passe brusquement d'une valeur supérieure (par exemple j0 = 10 A) à une valeur inférieure (par exemple j1=7 A), la vitesse du moteur ne change pas instantanément en raison de l'inertie des masses entraînées, aussi le fonctionnement passe-t-il instantanément de Mn à Mn'. Dans ces conditions le courant Id change de sens, alors que la tension Ud n'a pas changé. La puissance Ud Id délivrée au moteur change le signe de telle sorte que la génératrice à courant continu se comporte comme un moteur. Elle entraîne à son tour la machine asynchrone qui se transforme en génératrice renvoyant dans le réseau de l'énergie triphasée. Ces régimes qui ont lieu dans le deuxième quadrant ce qui correspondent au fonctionnement en générateur (freinage).
On peut vouloir faire tourner le moteur avec sa charge dans le sens inverse (on tourne le volant vers le sens inverse), ce fonctionnement qui ont lieu dans le troisième quadrant qui correspondent au fonctionnement en moteur dans le sens inverse.
Enfin, quand on souhaite obtenir l'arrêt du moteur, on est amené à fonctionner dans le quatrième quadrant ce qui correspond au fonctionnement en générateur (freinage) [1]. (Figure (І-3)).
Des que le courant d'excitation de la génératrice atteint sa valeur de saturation, la vitesse n'augmente plus (on passe alors au fonctionnement en moteur alimenté sous tension constante à réglage de la vitesse par le courant d’excitation j [3]), il est alors possible de réduire le courant d'excitation du moteur à l'aide d'une résistance additionnelle. Cet affaiblissement du champ provoque une nouvelle augmentation de la vitesse du moteur. (Figure (І-2))
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