Exercice : Comment créer le « Jumeau numérique » du Tapis de course (Modélisation du moteur à courant continu) ?

Détermination de la résistance interne du moteur à courant continu - Essai rotor bloqué

L'essai consiste à alimenter le moteur sous tension réduite tout en bloquant le défilement du tapis et mesurer l'intensité absorbé par le moteur.

Pour obtenir la valeur réelle de la résistance interne, il faudrait amener l'intensité à sa valeur nominale. Il serait alors difficile de bloquer le tapis de course.

C'est pourquoi nous allons faire 2 essais à des valeurs inférieures et extrapoler la valeur correspondante à l'essai à intensité nominale.

Question

Q16 / Justifier que lors d'un essai du moteur rotor bloqué : U = r × I

Indice

Si le rotor est bloqué, le moteur n'est pas en rotation.

Indice

Si le moteur n'est pas en rotation, sa vitesse de rotation est nulle.

Question

HORS TENSION, réaliser le câblage ci-contre sur le tapis de course didactisé. Positionner et configurer les appareils de mesures.

 

Faire vérifier votre montage, puis faire les 2 essais en présence de votre professeur. Compléter le tableau de mesure sur votre document réponse numérique DR Modélisation MCC [ods].

Enregistrer le document numérique en ajoutant vos noms à la suite de sa dénomination (DR Modélisation MCC Nom1 Nom2).

Penser à sauvegarder régulièrement votre travail.

Question

Q17 / A partir de vos mesures, tracer la courbe de r=f(I), demander la courbe de tendance. Utiliser cette dernière afin de déterminer la résistance interne correspondante à l'intensité nominale (Rappel In = 6 A).

Indice

Pour créer une courbe :

Sélectionner les colonnes de données à utiliser en incluant les noms de colonnes et dans Menu cliquer Insertion, Diagramme ,

Choisir un diagramme en XY (dispersion) puis point et ligne par exemple

Si vos données sont en colonnes et que leur nom est en en-tête choisir ainsi :

On obtient alors le diagramme ci-contre, à placer où l'on souhaite.

Indice

Pour insérer une courbe de tendance :

  1. double-cliquer gauche sur le graphique ;

  2. cliquer droit sur la courbe et cliquer sur "Insérer une courbe de tendance" ;

  3. choisissez le type de courbe qui vous parait le plus proche (ici linéaire) et cliquer sur 'Afficher l'équation' puis sur Ok.

Détermination de la constante de vitesse du moteur à courant continu

L'essai consiste à effectuer un essai à vitesse constante et mesurer la tension aux bornes du moteur, l'intensité aux bornes du moteur et la vitesse de rotation du moteur.

Question

Q18 / Justifier que l'on peut exprimer la constante de vitesse k sous la forme suivante : k = (U - r × I) / ω

Indice

Rappel : U = E + r × I et E = k × ω

Question

Q19 / HORS TENSION, positionner et configurer les appareils de mesures pour relever la fréquence de rotation du moteur ainsi que la tension aux bornes du moteur à courant continu.

 

Faire vérifier votre montage, puis faire les 3 essais en présence de votre professeur. Compléter le tableau de mesure sur votre document réponse numérique.

Question

Q20 / A partir de vos mesures, calculer la vitesse angulaire ω et la constante de vitesse kv du moteur de défilement du tapis de course. Pour cela, utiliser les fonctionnalités du tableur.

Indice

Rappel : si N est en tour par minute alors ω = (2 × π × N) /60