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Moteur à excitation série

Moteur à excitation série

L'inducteur et l'induit sont reliés en série.

Conséquence : Ie = I

Branchement

Vitesse de rotation

Le sens de rotation dépend :

  • du sens du flux, donc du sens du courant d'excitation Ie ;

  • du sens du courant d'induit I.

Expression de la vitesse : E = KΦΩ = U − RI :

Démarrage du moteur

Tension de démarrage :

Comme pour le moteur à excitation indépendante, il est préférable de démarrer sous tension d'induit réduite.

En effet au démarrage : Ω = 0 ⇒ E = 0 ⇒ I =U / Rt

Couple de démarrage

Le moteur série peut démarrer en charge.

Supposons que l'on limite le courant de démarrage Id à 1,5 fois le courant nominal In.

On démontre que :

Excitation indépendante : Td = 1 ,5Tn

Excitation série : Td = 2,25Tn

Pour les mêmes conditions, le moteur série possède un meilleur couple de démarrage que le moteur à excitation indépendante.

Fonctionnement à vide

La charge impose le courant I

Si Tem tend vers 0, I tend aussi vers 0 et Ω tend vers l'infini (si l'on ne tient pas compte des frottements).

AttentionPhénomène d'emballement

Alimenté sous tension nominale, le moteur série ne doit jamais fonctionner à vide au risque de s'emballer.

Caractéristique T=f(I)

Couple en fonction du courant

Fonctionnement en charge

Caractéristique mécanique T=f(Ω)

Fonctionnement sous tension nominale

Si nous négligeons les différentes pertes :

Sous tension nominale, le moteur à excitation en série ne peut pas fonctionner à faible charge car la vitesse dépasserait largement la limite admise.

Couple en fonction de la vitesse

RappelSens de rotation

Rappel : pour changer le sens de rotation d'un moteur à courant continu, il faut inverser soit I, soit Ie.

Dans le moteur à excitation série I=Ie. Pour changer son sens de rotation il faut inverser la connexion entre l'inducteur et l'induit.

Bilan énergétique

Soient :

  • Pa la puissance absorbée (W) ;

  • Ue la tension de l'inducteur (V) ;

  • Ie le courant d'inducteur (A) ;

  • Pem la puissance électromagnétique (W) ;

  • Pu la puissance utile (W);

  • Pje les pertes joules à l'inducteur (W);

  • Pj les pertes joules à l'induit (W) ;

  • Pfer les pertes ferromagnétiques (W) ;

  • Pméca les pertes mécaniques (W) ;

  • E la f.é.m. (V) ;

  • I le courant d'induit (A) ;

  • Tem le couple électromagnétique (N.m) ;

  • Tu le couple utile (N.m) ;

  • Ω la vitesse de rotation (rad.s -1) ;

  • R la résistance d'induit (Ω) ;

  • r la résistance d'inducteur (Ω).

Bilan de puissance

Emploi

Ce moteur possède un fort couple de démarrage. Il convient très bien dans le domaine des fortes puissances (1 à 10 MW) pour obtenir un fonctionnement satisfaisant en faible vitesse (traction, laminoirs).

En petite puissance il est employé comme démarreur des moteurs à explosion.