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Niveau maths spé
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Moteur à courant continu et moment magnétique

Posté par
Narfi
20-02-16 à 00:21

Salut !

J'essaie de faire une partie du sujet Centrale de l'année dernière (PSI) et j'arrive à une question que je ne vois simplement pas comment traiter.

Je sais que il est attendu que je recopie l'énoncé, mais je me permets de mettre un lien ici, dans la mesure où il y a pas mal de blabla au début de la partie qui est sûrement utile pour résoudre la question : .

C'est la question II. A.3).

Puisque il y a un champ magnétique uniforme dans le noyau, on peut écrire, je pense \vec{H} = \frac{\vec{B}}{\mu} = \frac{B_s}{\mu} \vec{e}_x, et donc l'aimantation (et le moment, forcément) seraient sur \vec{e}_x, et selon l'énoncé, ça n'a pas l'air d'être le cas...

Quelqu'un aurait une idée ?
Merci d'avance,

***Raccourci url ajouté***

Posté par
vanoise
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 12:16

Bonjour,

Citation :
Puisque il y a un champ magnétique uniforme dans le noyau, on peut écrire, je pense \vec{H} = \frac{\vec{B}}{\mu} = \frac{B_s}{\mu} \vec{e}_x, et donc l'aimantation (et le moment, forcément) seraient sur \vec{e}_x, et selon l'énoncé, ça n'a pas l'air d'être le cas...

Il s'agit ici uniquement du champ magnétique permanent (champ magnétostatique) créé par le stator qui a bien les propriétés décrites ici.
Ensuite, il faut tenir compte de l'influence sur la matière aimantée du courant circulant dans le rotor...

Posté par
Narfi
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 12:20

Je m'en doutais un peu, ç'aurait été trop beau... Mais comment calculer l'excitation dans le noyau due au spires du rotor ? Une application du théorème d'Ampère ? Parce que j'ai cherché quel contour utiliser mais je ne vois pas grand-chose ici..

Posté par
Narfi
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 13:40

A moins que, ce qu'ils recherchent n'est qu'un raisonnement qualitatif... ?
Je ne suis pas sûr de moi ici, mais vu le nombre de spires, on peut (peut-être ?) dire que le plan (O, ex, ez) est un plan de symétrie de la répartition de courants, donc  le champ induit par les bobines (et donc l'excitation et le moment magnétique) sont selon ey. De plus, selon les orientations de courant (vu que le courant est toujours dans le même sens) est selon -ey ? Le moment serait donc proportionnel au courant dans les spires puisque le champ crée par les spires est proportionnel à ce courant, et que l'excitation l'est donc aussi a fortiori.

Mais je n'ai aucune valeur pour la constante de proportionnalité, et ils demandent de comparer les ordres de grandeur...

Posté par
vanoise
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 14:58

Commence par raisonner sur une spire. Le courant qui le traverse crée  dans le métal un champ d'excitation magnétique non uniforme, de vecteur H perpendiculaire au plan de la spire et dont le sens dépend de celui du courant par la règle du tire bouchon de Maxwell. Dans le cas de la figure, en supposant qu'il s'agit d'une vue du moteur de dessus, ce vecteur H est orienté suivant -u. Pour une étude quantitative approchée, tu pourrais peut-être considérer que ce vecteur H est en tout point du métal peu différent de celui créé au centre de la spire. Ce vecteur H tourne donc autour de Oz à la vitesse angulaire . Il ne faut pas oublier les inversions du sens du courant à chaque fois qu'un côté vertical de la spire change de pôle de l'aimant : le sens donné sur la figure est valide seulement pour compris entre -/2 et +/2. Dans ces conditions, il est assez facile de montrer que, pour chaque spire, la composante sur (Ox) du vecteur H qu'elle crée est de valeur moyenne nulle, contrairement à la valeur moyenne de la composante sur (O,y).
Remarque : je ne sais pas si cela va te rassurer mais le rapport du jury de ce concours précise que presque personne n'a réussi cette question...

Posté par
Narfi
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 15:14

Effectivement, je n'avais pas pensé à raisonner sur une spire.
Le problème est, pour avoir l'expression de H, il faut l'expression de B crée au centre d'une spire. Donnée non fournie et qu'on ne sait pas démontrer (plus de Biot et Savart au programme)...

Posté par
vanoise
re : Moteur à courant continu et moment magnétique 20-02-16 à 15:44

Citation :
Le problème est, pour avoir l'expression de H, il faut l'expression de B crée au centre d'une spire

C'est sûrement pour cela que seule l'étude qualitative est demandée..



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