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BTS Electrotechnique (deuxième année)

Champs magnétiques tournants

CHAMPS MAGNETIQUES TOURNANTS

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2. Approche expérimentale

2.1. Première expérience

Aimant en U tournant au-dessus d'une aiguille aimantée
Fig 1

Suspendons un aimant en U de façon à pouvoir le faire tourner autour de son axe. Le champ magnétique B crée par cet aimant tourne en même temps que l’aimant. On parle alors de champ magnétique tournant.

Sous l’aimant plaçons une aiguille aimantée initialement au repos et libre de tourner autour de son axe pivot. (cf figure 1)

Lorsque l’aimant est au repos, l’aiguille aimantée s’oriente dans le sens du champ magnétique crée par l’aimant.

Dès que l’aimant tourne, l’aiguille aimantée se met à tourner dans le même sens et à la même vitesse que lui.

Conclusion :

L’aiguille aimantée, entraînée par le champ magnétique tournant crée par la rotation de l’aimant, tourne à la même vitesse que ce dernier. On dit que la rotation est synchrone.

La vitesse de rotation du champ est appelée vitesse de synchronisme et notée S en rad.s-1 ou nS en tr.min-1.

2.2. Deuxième expérience

3 bobines alimentée en triphasé et aiguille aimantée
Fig 2

Nous disposons trois bobines autour d’une aiguille aimantée au centre du dispositif. Les axes des trois forment deux à deux un angle de 120°. Chaque bobine est alimentée par la tension simple d’un réseau triphasé.

Lorsque met le dispositif sous tension. L’aiguille aimantée se calle dans une position particulière et semble vouloir tourner. Pour qu’elle tourne, il suffit de la lancer dans le bon sens.

Conclusion :

Les trois bobines disposées à 120° l’une de l’autre et alimentées par le réseau triphasé créent un champ magnétique tournant à une vitesse de rotation égale à la pulsation du réseau S = ω.

A condition de la lancer, l’aiguille aimantée suit la rotation du champ magnétique tournant et tourne à la vitesse de synchronisme. La rotation est synchrone.

2.3. Troisième expérience

aimant en U et disque plein
Fig 3

Reprenons le dispositif de la première expérience en remplaçant l’aiguille aimantée par un cylindre plein fabriqué dans un matériau conducteur (de l’aluminium par exemple).

Ce disque se met à tourner quand l’aimant entre en rotation, dans le même sens que lui, mais plus lentement.

Conclusion :

Le champ tournant généré par l’aimant en U provoque la rotation du cylindre conducteur, mais à une vitesse inférieure à la vitesse de synchronisme. On dit que la rotation est asynchrone.

2.3. Troisième expérience

3 bobines alimentée en triphasé et disque plein
Fig 4

Reprenons le dispositif de la première expérience en remplaçant l’aiguille aimantée par un cylindre plein fabriqué dans un matériau conducteur (de l’aluminium par exemple).

Ce disque se met à tourner quand l’aimant entre en rotation, dans le même sens que lui, mais plus lentement.

Conclusion :

Le champ tournant généré par les bobines alimentées par le réseau triphasé provoque la rotation du cylindre conducteur, mais à une vitesse inférieure à la vitesse de synchronisme. On dit que la rotation est asynchrone.

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