La machine à courant continu est un convertisseur d’énergie, totalement réversible, elle peut fonctionner soit en moteur, convertissant de l’énergie électrique en énergie mécanique, soit en génératrice, convertissant de l’énergie mécanique en énergie électrique. Dans les deux cas un champ magnétique est nécessaire aux différentes conversions. Cette machine est donc un convertisseur électromécanique.

La machine à courant continue comporte les parties principales suivantes :
• Une partie fixe appelée STATOR qui aura le rôle d’inducteur.
• Une partie mobile appelée ROTOR qui aura le rôle d’induit.
• Une liaison rotor – éléments extérieurs à la machine appelée COLLECTEUR.
 L’inducteur :
Il est formé soit d’aimants permanents en ferrite soit de bobines placées autour des noyaux polaires.
Lorsque les bobines sont parcourues par un courant continu, elles créent un champ magnétique dans le circuit magnétique de la machine notamment dans l’entrefer, espace séparant la partie fixe et la partie mobile, où se situent les conducteurs. Ce flux et ce champ sont orientés du pôle Nord vers le pôle Sud.
 L’induit : 
Le noyau d’induit est en fer pour canaliser les lignes de champ, les conducteurs sont logés dans des encoches sur le rotor, deux conducteurs forment une spire.

EXERCICE CORRIGE SUR LE MOTEUR A COURANT CONTINU :

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La machine asynchrone, connue également sous le terme anglo-saxon de machine à induction, est une machine électrique à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor.

Les courants statoriques créent un champ magnétique tournant dans le stator. La fréquence de rotation de ce champ est imposée par la fréquence des courants statoriques, c’est-à-dire que sa vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence de l’alimentation électrique. La vitesse de ce champ tournant est appelée vitesse de synchronisme.

L’enroulement au rotor est donc soumis à des variations de flux (du champ magnétique). Une force électromotrice induite apparaît et crée des courants rotoriques. Ces courants sont responsables de l’apparition d’un couple qui tend à mettre le rotor en mouvement afin de s’opposer à la variation de flux : loi de Lenz-Faraday. Le rotor se met donc à tourner pour tenter de suivre le champ statorique.

La machine est dite asynchrone car elle est dans l’impossibilité, sans la présence d’un entraînement extérieur, d’atteindre la même vitesse que le champ statorique. En effet, dans ce cas, vu dans le référentiel du rotor, il n’y aurait pas de variation de champ magnétique ; les courants s’annuleraient, de même que le couple qu’ils produisent, et la machine ne serait plus entraînée. La différence de vitesse entre le rotor et le champ statorique est appelée vitesse de glissement.

Lorsqu’elle est entraînée au-delà de la vitesse de synchronisme — fonctionnement hypersynchrone — la machine fonctionne en générateur alternatif. Mais son stator doit être forcément relié au réseau car lui seul peut créer le champ magnétique nécessaire pour faire apparaître les courants rotoriques.

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Le moteur asynchrone est constitué de deux parties : le stator et le rotor. Le stator est formé d’une carcasse ferromagnétique qui contient trois enroulements électriques. C’est la partie fixe du moteur. Le passage d’un courant dans les enroulements crée un champ magnétique à l’intérieur du stator.

Le moteur synchrone se compose, comme le moteur asynchrone, d’un stator et d’un rotor séparés par un entrefer. La seule différence se situe au niveau de la conception du rotor. La figure ci-dessous montre un rotor à pôles saillants constitués d’aimants permanents ou d’électro-aimants alimentés en courant continu.

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L’énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l’énergie d’un système emmagasinée sous forme d’énergie cinétique et d’énergie potentielle. C’est une quantité qui est conservée en l’absence de force non conservative appliquée sur le système. L’énergie mécanique n’est pas un invariant galiléen et dépend donc du référentiel choisi.

Dans un référentiel galiléen, pour un corps ponctuel de masse m constante parcourant un chemin reliant un point A à un point B, la variation d’énergie mécanique est égale à la somme des travaux W des forces non conservatives extérieures et intérieures qui s’exercent sur le solide considéré :     .

où  sont respectivement l’énergie mécanique du solide aux points A et B.

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