Rendement d'un électromoteur. — De l'équation (4) on
déduit
E i = 1*2 r + et.
Le premier membre Ef = P représente la puissance électrique dépensée : i^r est la perte en chaleur par l'effet Joule et ei = p la,
148 ÉLECTROMOTEURS.
puissance développée par Tappareil , dont les pertes parasites sont supposées négligeables. On appelle rendement électrique le rapport
p e E — ir
Il est facile de voir que Tintensité du courant et la puissance dépensée sont maxima lorsque e est nul, c'est à dire lorsque Télectromoteur est maintenu immobile par le couple résistant. Dans ce cas, le rendement électrique est également nul.
Lorsque le couple résistant opposé à Téleciromoteur diminue, la vitesse s'accroît, ainsi que la valeur de e. La puissance
p = et =: ^
augmente jusqu'à une certaine valeur de e. Elle est maxima pour
e = -— . A ce moment le rendement électrique est 5o pour 100. Eu
égard à la faible valeur de ce rendement , un moteur électrique ne doit fonctionner que temporairement sous ce régime de puissance maxima, à la mise en marche par exemple. On ne donne pas d'ailleurs aux conducteurs induits une section suffisante pour qu'ils puissent supporter le courant correspondant à la puissance maxima plus longtemps que quelques instants.
Si la vitesse du moteur continue à croître, la puissance;? diminue, mais le rendement augmente jusqu'à une valeur qui dans Thypothèse admise, peut s'élever jusqu'à Tunité. A ce moment, on a
Ces valeurs correspondent au cas idéal d'un moteur sans frottements ni pertes intérieures d'aucune espèce , auquel on n'oppose aucune résistance. L'appareil se meut alors sans dépense, mais aussi sans production de travail.
Il n'en est pas ainsi dans les électromoteurs réels. Une partie de la puissance théorique p est absorbée par les frottements de l'arbre dans les coussinets et par la résistance de l'air au mouvement de l'induit. Une autre partie est perdue en chaleur par le phénomène d'hystérésis ou frottement magnétique et par les courants de Foucault.
THÉORIE DES ÉLEGTROMOTEURS.
La puissance utilisable p^ = 27rCN qu'on peut mesurer au frein sur l'axe de la machine n'est qu'une fraction de la puissance théorique j7. On désigne sous le nom de rendement industriel ou commercial de Télectromoteur le rapport de la puissance utile p^ à la puissance électrique dépensée P.
Afin d'apprécier les variations de ces quantités, on mesure, à Taide d'un frein de Prony ou de tout autre appareil remplissant le même but, le travail utile développé par le moteur lorsqu'on fait varier le couple résistant, en maintenant aux bornes la différence de potentiel pour laquelle la machine est construite. On détermine cette différence, ainsi que l'intensité du courant, au moyen d'un voltmètre et d'un ampèremètre.
On peut alors dresser des diagrammes, en représentant la puissance dépensée E«, la puissance mécanique recueillie j7u et le rendement industriel ^—parles ordonnées de courbes dont les abscisses figurent les vitesses du moteur. Les courbes de la fîg. 338 ont
<• bO
tttA
ibOO
Fig. 338.
été tracées d'après les résultats fournis par un petit moteur électrique. La courbe du rendement montre qu'il convient de faire fonctionner l'appareil en marche normale à l'allure de 800 tours par minute. On calcule la section des conducteurs de l'armature pour le courant correspondant au rendement maximum.
On observe, dans les bonnes machines , que des variations de vitesse et de puissance assez notables ne modifient pas sensiblement le rendement, ce qui est une propriété très avantageuse des moteurs électriques. Ainsi un moteur Schuckert, d'une puissance nominale de 40 chevaux, a donné 0,80 de rendement industriel en produisant 25 chevaux, o,85 pour 35 chevaux et 0,78 pour 5o chevaux.
l50 ÉLECTROMOTEURS.
568. — Comparaison des rendements d'une machine fonctionnant comme générateur et comme moteur. — L^expérience prouve que le rendement industriel d'une dynamo ne change pas notablement, soit qu'on l'emploie comme génératrice ou comme réceptrice, à la condition que la machine ait une puissance dépassant 8 à 10 chevaux.
Si, en effet, deux machines en série identiques tournent à fa môme vitesse, Tune comme moteur, Tautre comme générateur, on constate que, à angles de calage égaux, la force électromotrice e développée dans Tinduit est sensiblement la même dans les deux dynamos. En admettant que des courants inentiques i traversent les machines dont la résistance est r, les pertes par effet Joule Pr sont égales. Il en est sensiblement de même pour les pertes de puissance a dues aux frottements, aux courants de Foucault et à rhystérésis. Les rendements industriels du générateur et du moteur auront respectivement pour expression
ei — 1*2 r ei — a
et
et -\- a ei + i^r
ou encore
{ei +aj (ei + i^ r ) (ei -\- i'^ r)(ei + a)
Selon que a est supérieur, égal ou inférieure i* r , le rendement du générateur est supérieur, égal ou inférieur à celui du moteur. . Mais, dans les bonnes machines d'une puissance supérieure à 10 chevaux, ï^r et a ne représentent que le dixième au plus de ei et ne diffèrent jamais beaucoup , en sorte que les deux expressions précédentes sont sensiblement égales. Toutefois, a est généralement inférieur à f*r, ce qui donne un rendement plus élevé au moteur. Dans le moteur, les courants de Foucault dans le fer sont de sens opposé aux courants de circulation dans le fil induit , ce qui tend à affaiblir les flux transversaux et à diminuer le décalage.
Pour les machines de faible puissance, on observe une supériorité de rendement très marquée en faveur du moteur. Cette différence s'explique par la grande résistance relative que l'on est obligé de donner aux petites machines, ainsi que par les circonstances qui affectent l'amorcemeni des générateurs. On sait que ceux-ci s'amorcent d'autant plus difficilement que leurs dimensions sont
MODES d'excitation DES HOTEURS A COURANT CONTINU. l5l
plus faibles. Un moteur, au contraire, se met toujours en marche , lorsque le couple résistant est proportionné à Tintensiié du courant- il ^^ résulte qu'une dynamo peut avoir un rendement nul cotnttio générateur, tandis qu'elle fonctionne comme moteur.
