Moteur à courant continu : La technique
I - Principe de fonctionnement
Un moteur à courant continu est composé de deux parties principales :
- Un stator, élément fixe, dont le rôle est de créer un flux magnétique. Cette fonction peut être assurée par un aimant permanent ou par un courant électrique circulant dans un bobinage.
- Un rotor, aussi appelé induit, composé d’un châssis métallique comprenant un certain nombre d’encoches, sur lesquelles sont placés un certain nombre de bobinages.
II - Moteur à aimants permanents
C’est le cas le plus courant, ou le flux statorique est créé par des aimants permanents. Ce flux est constant, le couple ne dépend plus que du flux rotorique et donc de l'intensité du courant dans les bobines.Le contrôle de ce type de moteur est très simple car les relations qui décrivent son comportement sont linéaires, et il suffit d'inverser la polarité de l'alimentation pour inverser le sens de rotation. On a alors les relations suivantes :
| U = E + Ri Ii E = K . ? T = K . Ii | Avecw/td> |
U tension d’alimentation (V) E force contre électromotrice (V) Ri résistance d’induit (?) Ii courant d’induit (A) ? fréquence de rotation (rd/s) T couple moteur (Nm) K dépend de la constitution du moteur |
III - Moteur série ou moteur universel
Dans ce type de moteurs, les bobinages du rotor et du stator sont reliés en série, le courant qui les traverse est donc le même.
Le moteur obéit donc aux lois suivantes :
| U = E + (Ri + Re) . I E = K . I . O T = K . I² | avec | U tension d’alimentation (V) E force contre électromotrice (V) Ri résistance d’induit (?) Re résistance du stator Ii courant d’induit (A) ? fréquence de rotation (rd/s) T couple moteur (Nm) K dépend de la constitution du moteur |
De part son fort couple (proportionnel au carré du courant), ces moteurs sont très utilisés dans les démarreurs de moteurs thermiques, les appareils électroménagers ou l’outillage électroportatif. Les bobinages du rotor et du stator étant alimentées par le même courant, le sens de celui-ci n’a pas d’influence sur le comportement du moteur. Ils peuvent donc également être utilisés en courant alternatif, d’où leur autre appellation : « moteurs universels ».
Une application de moteur à courant continu série:
Démarreur de moteur thermique
IV - Avantages et inconvénients
Rotor d'un moteur à courant continu
Le problème principal de ce type de moteur est le collecteur. En effet, pour assurer un bon contact entre les balais et le collecteur, la pression de contact entre les deux doit être importante, surtout à des vitesses élevées. De plus, les ruptures de contacts au collecteur peuvent provoquer des arcs électriques à chaque commutation. A cause de la pression et de ces arcs, les balais vont avoir une durée de vie limitée, et les arcs peuvent créer des parasites dans le circuit d’alimentation et par rayonnement électromagnétique.
Un second problème peut apparaitre sur ce type de moteurs : le défrettage. Si le moteur tourne à une vitesse trop élevée, la force centrifuge peut endommager le système de fixation des bobinages du rotor.
Pour remédier à ces problèmes, on utilise de plus en plus de moteurs brushless.
