Principe de fonctionnement :Convertisseur électromécanique

Loi de Laplace :
Un conducteur traversé par un courant et placé dans un champ magnétique est soumis à une force dont le sens est déterminé par la règle des trois doigts de la main droite.


                       F = B x I x L                              
              F : Force en Newtons
              B : Induction magnétique en teslas
              I : Intensité dans le conducteur en ampères
              L : Longueur du conducteur en mètres
Pour déterminer le sens de la force, il faut placer les trois doigts (pouce, index, majeur) perpendiculairement entre eux.

Le pouce se place dans le sens du champ (le sens des lignes d'induction est toujours du N au S à l'extérieur d'un aimant et du S au N à l'intérieur).

Le majeur se place dans le sens du courant (sens conventionnel toujours du + vers le -).

L'index détermine alors le sens de la force.

Principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu :
Lorsque l'on place une spire parcourue par un courant (grâce aux balais et au collecteur) dans un champ magnétique, il apparaît un couple de forces. Ce couple de forces crée un couple de rotation qui fait dévier la spire de plus ou moins 90 degrés par rapport au plan vertical, le sens du courant restant inchangé dans la spire, au cours de ce déplacement, le couple de rotation diminue constamment jusqu'à s’annuler après rotation de la bobine de plus ou moins 90 degrés ( zone neutre, la spire se trouve à l'horizontale et perpendiculaire aux aimants naturels).
Afin d'obtenir une rotation sans à coup, l'enroulement d’induit doit être constitué d'un nombre élevé de spires similaires. Celles-ci seront réparties de façon régulières sur le rotor (induit), de manière à obtenir un couple indépendant de l’angle de rotation. Après le passage de la zone neutre, le sens du courant doit être inversé simultanément dans chacune de ces spires.
L'inversion du courant est opérée par l’inverseur ou commutateur (collecteur) qui, associé au balais, constitue l'élément assurant la transmission du courant de la partie fixe à la partie tournante du moteur.

Force contre électromotrice induite :
Cette spire est le siège d’une fcem (force contre électromotrice) E qui dépend de la structure de la
machine :
                             E = (p/a) . N . n . φ
    P : nombre de paires de pôles inducteurs.
   a : nombre de paires de voies de conducteurs dans l’induit.
   N : nombre de conducteurs actifs.
   n : vitesse de rotation du rotor en tr/s.
   φ: flux sous un pôle.
Si le flux est constant cette fcem peut s’écrire :
                                               E = k . n
Remarque :
Une machine à courant continu (MCC) n’est plus constituée par une seule spire mais par plusieurs spires mises en série selon la représentation suivante :

Couple électromagnétique :

La puissance électromagnétique totale est le produit fcem avec le courant induit I : Pe=E.I. Or on
sait que la relation qui lit le couple avec la puissance est : C=P/Ω(avec Ω est la vitesse de rotation en
rd/s). Et puisque Ω= 2π.n (avec n est la fréquence de rotation en tr/s). Donc :
                                  C = (k/2π).I (pour un flux φ constant)   
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