Caractéristiques des moteurs à courant continu

Le moteur à courant continu et plus coûteux que le moteur à courant alternatif. Son entretien est plus délicat (collecteur et balais) mais par contre on peut faire varier sa vitesse de rotation d’une façon aisée (action sur la tension d’induit généralement).

a/ Moteur à excitation séparée et moteur shunt alimentés sous tension fixe :

Les circuits inducteur et induit sont alimentés par une tension constante. Dans le cas de l’excitation séparée ces tensions peuvent être différentes tandis qu’elles sont identiques pour une excitation shunt.

O Caractéristique de vitesse Ω(I) à U=cte et Iex=cte :

Pour une machine compensée, on écrit : U=E+RI avec E=KΦΩ . Il vient alors que :     le flux étant constant, la vitesse Ω progresse linéairement avec le courant I.

On remarque que la vitesse varie peu avec la charge. Ceci représente un défaut : si le couple résistant augmente il en résulte une augmentation excessive du courant consommé car la vitesse reste sensiblement constante.

La faible variation de vitesse en fonction de la charge est due à la faible résistance du circuit induit.

O Caractéristique du couple utile Cu(I) à U=cte et Iex=cte :

Le couple électromagnétique est donné par

Le couple utile :

Le couple utile est approximativement proportionnel au courant I car le couple de pertes est constant.

O Caractéristique mécanique Cu(Ω) à U=cte et Iex=cte :

Elle s’obtient par élimination graphique de I entre les deux caractéristiques précédentes.

O Résumé de caractéristiques:

La vitesse varie peu avec la charge. Celle-ci dépend par contre de la tension d’alimentation de l’induit U et du courant d’excitation Iex.

b/ Moteur série (moteur à flux variable) :

O Caractéristique de vitesse Ω(I) à U=cte:

Si la machine n’est pas saturée Φ(I) est une fonction linéaire de I, il vient alors que la vitesse évolue comme

Le moteur série est à vitesse très variable et s’emballe à vide : lorsque le couple résistant est nul, le courant consommé est très faible ce qui se traduit par un flux statorique faible d’où une vitesse e rotation très élevée.

Ce type de moteur doit nécessairement démarrer en charge (traction…).

O Caractéristique du couple utile  Cu(I) à U=cte:

O Caractéristique mécanique Cu(Ω) à U=cte:

D’après les deux caractéristiques précédentes on peut déduire la forme de la caractéristique mécanique :

 

Si le couple résistant augmente, la vitesse diminue considérablement. La puissance mécanique développée Pu=Cu.Ω reste sensiblement constante.

Le moteur série est dit un moteur autorégulateur de puissance.

O Résumé de caractéristiques:

·         Le moteur série ralentit fortement avec la charge.

·         Pour un même accroissement de couple, l’appel de courant est plus faible que pour un moteur shunt.

·         Il s’emballe à vide. Il doit donc démarrer en charge.

·         C’est le moteur idéal pour la traction (trains…) et pour les engins de levage qui ne risquent pas de démarrer à vide.