Machines électriques : machines à courant continu et transformateurs
Machines électriques : machines à courant continu et transformateurs
Ce domaine porte sur la conversion électromécanique en courant continu et sur le transformateur. On attend la lecture d’une plaque, le choix des relations couple-vitesse et le bilan de puissances.
Machine à courant continu
- Force électromotrice : E=kΦΩ, avec Ω en rad/s ; pour une machine à aimants, kΦ est constant.
- Couple électromagnétique : T=kΦI. En régime établi, le couple utile se déduit des pertes.
- Moteur à excitation séparée : I=(U−E)/R. La vitesse diminue quand la charge augmente si la tension est constante.
- Génératrice : E=U+RI ; le sens du courant s’inverse.
Transformateur
- Rapport de transformation : m=N2/N1=V2/V1=I1/I2 (idéal).
- Fem : E=4,44 f N Φmax.
- Essai à vide → pertes fer et rapport ; essai en court-circuit → pertes cuivre et impédance série.
- Rendement : η=P2/(P2+Pfer+Pcu).
Exemple corrigé
Un transformateur 230/24 V a N1=1150. Calculer N2 puis les courants pour S=48 VA. N2=N1×V2/V1=1150×24/230=120 spires. I2=S/V2=48/24=2 A ; I1=S/V1=48/230=0,209 A. Le rapport de courant vérifie I1/I2=0,209/2≈0,1045, proche de N2/N1=120/1150=0,1043.
Pièges à éviter
Utiliser E=U−RI pour une génératrice ; oublier que Ω=2πn/60 ; confondre pertes fer et pertes cuivre ; appliquer le rendement nominal à toute charge ; négliger le courant à vide dans un transformateur réel.