92-EV-100_Solutionnaire_REVA.pdf
Solutionnaire pour EV-100_053325 ConsuKit Moteur sans balais à construire Enseignant seulement 92-EV-100_REVA © ConsuLab Educatech Inc, 2026. Tous droits réservés. 92-EV-100 Table des matières 400-6330, rue Zéphirin-paquet QUÉBEC QC G2C 0M3 Canada consulab.com info@consulab.com Sans-frais : +1 (800) 567-0791 É.U. : +1 (810) 222-4525 Canada : +1 (418) 688-9067 Fax : 418.843.3444 2 Table des matières À propos de ce manuel 4 Glossaire 4 Formatage de texte 4 Activités d'apprentissage Notes pour l’enseignant et réponses SA-1 — Construction du rotor 6 Notes pour l’enseignant 6 Réponses 7 SA-2 — Construction du stator 10 Notes pour l’enseignant 10 Réponses 11 SA-3 — Flux axial vs flux radial 15 Notes pour l’enseignant 15 Réponses 16 SA-4 — Lecture des impulsions du moteur 18 Notes pour l’enseignant 18 Réponses 19 Vocabulaire de base de l'oscilloscope 24 SA-5 — Moteur c.c. avec ou sans balai ? Comment les moteurs c.c. communiquent 25 Notes pour l’enseignant 25 Réponses 26 SA-6 — Types de rotor 29 Notes pour l’enseignant 29 Réponses 30 92-EV-100 Table des matières 400-6330, rue Zéphirin-paquet QUÉBEC QC G2C 0M3 Canada consulab.com info@consulab.com Sans-frais : +1 (800) 567-0791 É.U. : +1 (810) 222-4525 Canada : +1 (418) 688-9067 Fax : 418.843.3444 3 © ConsuLab Educatech Inc, 2026. Tous droits réservés. Aucune partie de cet ouvrage ne peut être redéfinie ou transmise sous quelque forme que ce soit, par quelque moyen que ce soit, électronique, mécanique, y compris par photocopie et enregistrement, ou par tout système de stockage ou de recherche d’information, sans l’autorisation écrite de l’éditeur. Imprimé au Canada. Le contenu de ce manuel s’applique aux modèles 053374 et supérieurs. 92-EV-100 Table des matières SA-7 — Modèles de bobinage du stator 33 Notes pour l’enseignant 33 Réponses 34 Complément d’activité d’apprentissage 38 SA-8 — Formes d'onde en action 39 Notes pour l’enseignant 39 Réponses 40 Glossaire 46 consulab.com info@consulab.com 4 92-EV-100 À propos de ce manuel À propos de ce manuel ConsuLab vous souhaite la bienvenue ! Ce manuel a été conçu pour aider votre apprentissage lors des travaux pratiques avec l’ensemble didactique EV‑100. Les renseignements ci‑dessous vous aideront à comprendre comment le manuel est organisé et comment s’en servir efficacement. Glossaire Le glossaire inclus à la fin de ce manuel contient les définitions des termes techniques importants et le vocabulaire de base utilisés tout au long du manuel : • Les mots affichés en gras sont des termes de vocabulaire de base; • Tous les termes en gras sont définis dans ce glossaire. Formatage de texte Différents styles de texte sont utilisés pour mettre en évidence les informations importantes : • Le texte en gras indique les termes ou concepts importants. Ces mots sont définis dans le glossaire. • Le texte en italique indique des conseils utiles, des notes ou des explications supplémentaires destinées à faciliter la compréhension. • Le texte rouge en gras indique des avertissements ou des mises en garde. Prêtez une attention particulière à ces informations pour éviter les erreurs, dommages ou risques potentiels pour votre sécurité. • Le texte rouge indique les réponses aux activités d’apprentissage du manuel de l’étudiant. • Le texte bleu indique des suggestions pédagogiques, des applications pratiques et d’autres renseignements qui peuvent faciliter la tâche de l’enseignant. consulab.com info@consulab.com 5 92-EV-100 Activités d’apprentissage Activités d'apprentissage Notes pour l’enseignant et réponses consulab.com info@consulab.com 6 92-EV-100 SA-1 — Construction du rotor SA-1 — Construction du rotor Notes pour l’enseignant Problème courant à prendre en considération : L'une des causes les plus fréquentes de l'absence de rotation d'un moteur est une configuration incorrecte de l'aimant du rotor. Insistez sur le fait que la disposition alternée des pôles Nord et Sud (N–S–N–S) est essentielle au bon fonction‑ nement du moteur. Si les aimants sont mal installés, le moteur se bloque, vibre ou ne tourne pas. Suggestions pédagogiques : • Démontrez comment utiliser un compas ou un aimant d’essai pour identifier la polarité avant l'installation; • Encouragez vos étudiants à tester les deux côtés de chaque aimant et à les identifier clairement « N » et « S » avant de les placer dans les fentes du rotor; • Renforcez le concept de pôles alternés en dessinant le motif au tableau et en le comparant à la disposition du rotor; • Après l'assemblage, les étudiants peuvent vérifier la séquence en déplaçant une boussole ou un aimant autour du rotor et en enregistrant les résultats dans leur feuille d’activité; • Profitez‑en pour discuter avec eux des raisons pour lesquelles les ingénieurs vérifient en premier la polarité; les erreurs sont beaucoup plus faciles à corriger avant d’assembler entièrement le moteur. Suggestion d’outil : Si disponible, un testeur de polarité peut accélérer le processus et réduire les erreurs. Montrez aux étudiants comment se servir de cet outil et expliquez pourquoi cette méthode est plus fiable que de deviner visuellement. Conseil de dépannage : Si la séquence de polarité est incorrecte, retirez et repositionnez correctement les aimants. consulab.com info@consulab.com 7 92-EV-100 SA-1 — Construction du rotor Réponses Objectif : Construire le rotor d’un moteur électrique et vérifier ses pôles magnétiques avec un aimant ou une boussole pour s’assurer qu’il est correctement aligné. Matériel requis : Cinq (5) aimants permanents (ronds fournis dans le ConsuKit), noyau de rotor quatre pôles (fentes pour aimants dans le ConsuKit), marqueur effaçable à sec ou ruban, compas ou petit aimant d’essai, ruban ou adhésif pour maintenir les aimants, testeur de polarité (si disponible) et les instructions d’assemblage du EV‑100. Procédure : Partie 1 – Comprendre la disposition des pôles Un rotor à quatre pôles possède deux pôles Nord et deux pôles Sud placés alternativement autour du rotor. Vous devez les voir dans cet ordre : 🧲 N – S – N – S (régulièrement espacés autour du cercle). Cette disposition alternative des pôles assure une rotation constante lors de l'interaction avec le champ magnétique du stator. Partie 2 – Marquage du rotor 1. Utilisez un marqueur pour diviser le rotor en quatre quadrants égaux (comme une horloge à 12, 3, 6 et 9 heures). 2. Identifiez‑les Position 1, Position 2, Position 3 et Position 4. C’est à ces endroits que vous installerez les aimants dans chacune des fentes. consulab.com info@consulab.com 8 92-EV-100 SA-1 — Construction du rotor Partie 3 – identification de la polarité de l'aimant 3. Prenez votre aimant de test ou une boussole. 4. Tenez une extrémité de l'aimant près du compas. Aimant Aimant d’essai Méthode 1 Méthode 2 Aimant Boussole Conseils sur l'utilisation d'un aimant : • Si les deux aimants s'attirent l'un l'autre, ils sont Sud et Nord; • Si les deux aimants se repoussent, ils sont Nord et Nord ou Sud et Sud; • ATTENTION : Les aimants du ConsuKit sont extrêmement puissants. Si on les laisse tomber ou s’ils claquent en- semble, ils peuvent se briser. Manipulez-les avec soin pour éviter les impacts. Conseils sur l'utilisation d'une boussole : • Si l'aiguille de la boussole pointe vers le Nord en direction de l'aimant, la face de l'aimant est le pôle Sud; • Si l'aiguille de la boussole pointe vers le Sud en direction de l'aimant, cette face de l'aimant est le pôle Nord; • Marquez le côté nord de chaque aimant avec “N” et le côté sud avec “S.” Astuce : Testez toujours les deux côtés pour valider avant de placer les aimants. Partie 4 – installation des aimants 5. Placez le premier aimant à la position 1 avec le pôle Nord orienté vers l'extérieur. 6. Placez le deuxième aimant à la position 2 avec le pôle Sud orienté vers l'extérieur. 7. Placez le troisième aimant à la position 3 avec le pôle Nord orienté vers l'extérieur. 8. Placez le quatrième aimant à la position 4 avec le pôle Sud orienté vers l'extérieur. Votre rotor devrait maintenant être configuré selon le schéma suivant : N – S – N – S autour du cercle. consulab.com info@consulab.com 9 92-EV-100 SA-1 — Construction du rotor Partie 5 – Test de l'assemblage 9. Approchez lentement un aimant d’essai ou une boussole près de la surface du rotor. 10. Déplacez l’aimant ou la boussole autour de chaque position. Vous devriez détecter les pôles alternatifs (N, S, N, S). 11. Notez vos résultats dans le tableau ci‑dessous : Position Pôle testé (orienté Nord ou Sud) Exact ? (✓/✗) 1 2 3 4 Questions de réflexion 1. Pourquoi est‑il important que les pôles alternent dans un rotor à quatre pôles ? C’est important parce que l’alternance des pôles Nord et Sud crée un champ magnétique équilibré qui interagit cor‑ rectement avec le stator. Cela garantit une rotation en douceur et empêche le moteur de se bloquer ou de vibrer. Sans pôles alternatifs, le rotor ne produirait aucun couple continu. 2. Que se passe‑t‑il si deux pôles Nord sont placés côte à côte ? Si deux pôles Nord étaient l’un à côté de l’autre, ils se repousseraient et perturberaient le motif magnétique. Cela provoquerait aussi des forces inégales sur le rotor, ce qui perturberait le fonctionnement du moteur, l’empêcherait même de tourner. Cela pourrait également créer des zones mortes où le rotor ne peut pas tourner en douceur. 3. Pourquoi les ingénieurs passent‑ils du temps à vérifier la polarité de l'aimant avant d'assembler le reste du moteur ? Les ingénieurs vérifient la polarité des aimants pour s’assurer qu’ils sont correctement positionnés. Sans cette vérifi‑ cation, les pôles pourraient être inversés et le moteur risquerait de ne pas tourner correctement. Il est plus facile de corriger les erreurs à ce stade plutôt qu’une fois le tout assemblé. consulab.com info@consulab.com 10 92-EV-100 SA-2 — Construction du stator SA-2 — Construction du stator Notes pour l’enseignant Problème courant à prendre en considération : Les enroulements incorrects du stator dans le sens horaire (CW) et antihoraire (CCW) ou les mauvaises connexions de bobine représentent un problème courant. Insistez sur l'importance de mesurer la résistance avant l'assemblage et assu‑ rez‑vous que les étudiants documentent leurs sens d'enroulement. Suggestions pédagogiques : Montrez comment configurer le multimètre qui est utilisé lors des travaux pratiques et expliquez les valeurs relevées : • “OL” ou résistance infinie signifie un circuit ouvert (fil cassé ou mauvaise connexion); • Ω signifie un court‑circuit (contact des circuits ou défaut d'isolation); • Résistance faible mais mesurable signifie une condition normale pour une bobine correctement enroulée. Encouragez les étudiants à : • Noter la valeur résistive pour chaque bobine immédiatement après l'enroulement; • Comparer les douze bobines et noter leurs valeurs résistives minimales et maximales; • Vérifier que toutes les lectures se situent dans une plage acceptable (±10 % les unes des autres); • Mesurer la résistance de chaque phase (U, V et W) après les avoir interconnectées. Vous manquez de temps ? Regroupez trois ou quatre étudiants par moteur, de sorte que chacun enroule moins de bo‑ bines. Suggestion d’outil : S'il est disponible, un milliohmmètre fournit des lectures plus précises pour les bobines à faible résistance qu'un multi‑ mètre numérique standard. Montrez aux étudiants comment l'utiliser et expliquez pourquoi la précision est importante lors du diagnostic sur la qualité des enroulements. Conseils de dépannage : • Si la résistance est trop élevée : Vérifiez l'absence de connexions défectueuses, d'enlèvement incomplet de l'émail ou de tours moins nombreux que nécessaire. • Si la résistance est trop faible : Recherchez les tours qui se chevauchent, les enroulements court‑circuités ou l'isola‑ tion endommagée. Si une bobine échoue au test, ne continuez pas tant que le problème n'est pas résolu, rembobinez‑la si nécessaire. Application pratique : Rappelez aux étudiants que ces vérifications permettent d’éviter des problèmes majeurs ultérieurement. Un stator présentant une résistance ou une continuité incorrecte engendre des champs magnétiques irréguliers, entraînant ainsi un mauvais fonctionnement du moteur, voire une panne. consulab.com info@consulab.com 11 92-EV-100 SA-2 — Construction du stator Réponses Objectif : Construire un stator à douze pôles et mesurez la résistance des bobines pour s’assurer que le câblage est correct et fonctionne correctement. Matériel requis : Douze (12) bobines (il s'agit du noyau de stator de base dans le ConsuKit), fil magnétique (fil de cuivre isolé, calibre spécifié), connecteurs Wago, multimètre numérique, marqueur effaçable à sec ou ruban adhésif pour l'iden‑ tification, gabarit d'enroulement de bobine (clé Allen dans le ConsuKit) et les instructions d’assemblage du EV‑100. Procédure : Partie 1 – Comprendre le stator à douze pôles Le stator comporte douze pôles où chaque pôle est obtenu par un enroulement de fil autour d'une bobine. Ces douze bobines sont regroupées en trois phases (U, V et W), avec quatre bobines dans chaque phase. • Chaque bobine = une bobine de stator • Chaque bobine comprend une cinquantaine d’enroulements de fil de cuivre isolé. • Les bobines de la même phase sont connectées en série, ce qui signifie que le courant circule dans une bobine puis continue dans la bobine suivante de ce groupe. Cela maintient la puissance et l’équilibre du champ magnétique à travers les quatre bobines dans la phase. Pourquoi est-ce important ? Lorsque les bobines sont enroulées et connectées correctement, elles créent des champs magnétiques puissants et équilibrés lorsque l'électricité les traverse. C'est ce qui permet au moteur de fonctionner efficacement par la suite. consulab.com info@consulab.com 12 92-EV-100 SA-2 — Construction du stator Partie 2 – Préparation pour le bobinage Organisez le motif de bobinage : Toutes les bobines de chaque phase doivent être enroulées dans le même groupe dans le sens horaire (H) et dans le sens antihoraire (AH). Dessinez la direction pour chaque pôle dans chaque groupe et placez H (ou flèche droite) et AH (ou flèche gauche) pour chaque bobine correspondante. Les deux premiers ont été faits pour vous. H -> AH AH AH AH