Tpe 2010 2011
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Les Moteurs électriques à courant continu. TPE (2010-2011). Modèle , Modélisation. Jérémy Chemla Bastien Nicolas. Sommaire. Introduction I. Fonctionnement du moteur à courant continu A. Magnétisme B. Principe de fonctionnement II. Conception / Expérimentations A. Conception

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Presentation Transcript


Tpe 2010 2011

Les Moteurs électriques

à courant continu

TPE (2010-2011)

Modèle, Modélisation

Jérémy ChemlaBastien Nicolas


Sommaire

Sommaire

Introduction

I. Fonctionnement du moteur à courant continu

A. Magnétisme

B. Principe de fonctionnement

II. Conception / Expérimentations

A. Conception

B. Expérimentation

Conclusion


Introduction

Introduction

Comment fonctionne un moteur électrique à courant continu ?


Introduction1

Introduction

  • Un moteur électrique à courant continu est une machine électrique permettant de convertir une énergie électrique en énergie mécanique.

Schéma éclectique


I fonctionnement du moteur courant continu

I. Fonctionnement du moteur à courant continu

  • A. Magnétisme

  • B. Principe de fonctionnement


A magn tisme

A. Magnétisme

Lignes de champ d’un aimant permanent

Lignes de champ avec limaille de fer

Lignes de champ

d’un solénoïde


C magn tisme

C. Magnétisme

Conducteur rectiligne parcourut

par un courant I

Mise en évidence de la Force de Laplace


A magn tisme1

A. Magnétisme

Électroaimant

Intensité du champ en fonction du

nombre de spire et du noyau


B principes de fonctionnement

B. Principes de fonctionnement

  • Deux parties

    • Le Stator

    • Le Rotor

Rotor complet

Carter et aimants permanent

Balais et collecteur


B principes de fonctionnement1

B. Principes de fonctionnement

Bobinage du rotor

Représentation des forces de

Laplace dans le moteur


B principes de fonctionnement2

B. Principes de fonctionnement

  • U = E + R . I

  • Vitesse : Ω = E / k = U – R. I / k

  • Couple : C = k . I

  • Puissance électrique : Pélec = U . I

  • Puissance mécanique : Pméca = C . Ω

  • Rendement : n = Pméca / Pélec


Ii conception exp rimentations

II. Conception / Expérimentations

  • A. Conception

  • B. Expérimentations


A conception

A. Conception

  • 1er Moteur à courant continu (simple)

    • 50 cm de fil émaillé

    • Du fil de cuivre rigide dénudé (support/balais)

    • Un aimant

Fonctionnement


A conception1

A. Conception

Mise en fonctionnement du moteur


A conception2

A. Conception

  • 2ème Moteur à courant continu

    • 20 m de fil émaillé

    • Un bouchon

    • Deux cure-dent (axe)

    • Deux aiguilles (collecteur)

    • Du fil de cuivre (balais)

    • Un aimant

Montage

Matériel nécessaire

Idée prise sur : http://bernard.gillot.pagesperso-orange.fr


A conception3

A. Conception

Mise en fonctionnement du moteur


A conception4

A. Conception

  • Vidéo 2ème moteur

2ème moteur


A conception5

A. Conception

  • 3ème Moteur à courant continu

    • Un support en bois

    • 5 m de fil émaillépar bobines (x8)

    • Deux bouchons(rotor et collecteur)

    • Des clous (rotor et fixations)

    • Du papier aluminium (collecteur)

    • Un axe

    • Deux aimants de HP

    • Deux support en acier avec vis pour les aimants

Notre moteur


A conception6

A. Conception

Fabrication du rotor


A conception7

A. Conception

  • Vidéo 3èmemoteur

Stator

Rotor


A conception8

A. Conception

  • Prototype finale

    • Six pièces conçu sous SolidWorks et réalisé avec la machine à prototypage rapide du lycée

    • 24 m de fil émaillé par bobine (x8)

    • Une tige en acier inoxydable Φ5 (axe)

    • 16 tiges d’acier Φ5 (noyau)

    • Un raccord en cuivre de plomberie Φ16 (collecteur)

    • Deux roulement à bille 5*8*2,5 (mm)

    • Deux bornes de piles 4,5V (balais)

    • Deux gros aimants céramique de HP

    • Deux morceaux de plexiglas (pour plaquer les aimants)

    • Un support en bois

    • 10 vis, 10 rondelles et 10 écrous Φ3 et deux vis Φ5


A conception9

A. Conception

Support du rotor

Base du rotor, SolidWorks

Machine à prototypagerapide du lycée

Support des aimants

Support des balais


A conception10

A. Conception

Fabrication du support

Brasure des collecteur

Finition du support des balais

Montage du stator


A conception11

A. Conception

  • Vidéo prototype final

Rotor

Prototype achevé

2ème moteur

Stator


B exp rimentations

B. Expérimentations

  • Mesure de la vitesse en fonction de la tension

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx


B exp rimentations1

B. Expérimentations

  • Mesure de la vitesse en fonction de la tension

Graphique de la vitesse

Valeurs expérimentales


B exp rimentations2

B. Expérimentations

  • Mesure du couple en fonction de l’intensité

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx


B exp rimentations3

B. Expérimentations

  • Mesure du couple en fonction de l’intensité

Valeurs expérimentales

Graphique du couple


Conclusion

Conclusion

  • Pour amélioré notre moteur, nous pourrions :

    • Utilisés des aimants plus puissants et/ou qui englobe le rotor

    • Utilisés des charbons sur les balais pour réduire les frottements

    • Utilisés un système de ressort pour plaquer les balais

    • Utilisé un noyau ferromagnétique pour le rotor

    • Utilisé un axe moins flexible et parfaitement droit (le notre est légèrement courbé)

    • Utilisé du fil émaillé plus épais pour réduire la résistance

    • Augmenter le nombre de spires du rotor pour renforcé le champ

    • Le confiné dans un carter pour le rendre plus transportable et moins volumineux


Conclusion1

Conclusion

  • Comment fonctionne un moteur électrique à courant continu ?

  • Un moteur électrique à courant continu convertit l’énergie électrique en un champ magnétique à l’aide des plusieurs bobines (ou électroaimants) du rotor. Ce champ magnétique créé une force d’attraction (Force de Laplace) avec les aimants du stator qui met en rotation le moteur. Les lames du collecteur distribuent le courant au rotor grâce au mouvement de rotation en sorte que les Forces de Laplace soient les plus fortes possibles.


Sources

Sources

Merci à :

http://google.fr/

http://fr.wikipedia.org/

http://www.youtube.com

http://bernard.gillot.pagesperso-orange.fr

http://membres.multimania.fr/

http://forums.futura-sciences.com/

http://www.installations-electriques.net/

http://www.zeva.com.au/

http://sitelec.org/

http://home.scarlet.be/

http://lsc.univ-evry.fr/

http://2fbj.free.fr/

http://fr.academic.ru/

http://www.supermagnete.fr/

http://fabrice.sincere.pagesperso-orange.fr/

http://physilien.midiblogs.com/

http://www.electrons.ch/

http://www.tribunes.com/

http://www.garmanage.com/

http://subaru2.univ-lemans.fr/

Manuel de physique 1ère S, collection Parisi

… Et surtout aux professeurs encadrant et à toutes les personnes qui ont aidées à la réalisation du projet.


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