Qu’est-ce qu’un moteur à courant continu ?
Un moteur à courant continu est un moteur alimenté par une source de courant continu. Il est généralement appelé moteur à balais.
Il existe deux types d’électricité : le courant continu et le courant alternatif. Une alimentation en courant continu est une alimentation dans laquelle le sens du courant est toujours le même, tandis qu’une alimentation en courant alternatif est une alimentation dans laquelle le sens du courant est cycliquement modifié. En anglais, DC signifie Direct Current (courant continu) et AC signifie Alternate Current (courant alternatif). On les appelle sources d’alimentation en courant continu et en courant alternatif en utilisant les initiales DC et AC respectivement.
Par conséquent, un moteur à courant continu fait référence à un moteur qui utilise une source d’alimentation en courant continu.
Utilisations des moteurs à courant continu
Les moteurs à courant continu sont largement utilisés dans les applications industrielles et générales. En ce qui concerne les applications générales, ils sont utilisés dans les jouets radiocommandés et les modèles de voitures. La mini voiture à quatre roues motrices, très populaire dans le passé, est un exemple typique d’utilisation d’un moteur à courant continu. Ces moteurs sont souvent utilisés dans les jouets en raison de leur construction simple et peu coûteuse et parce qu’ils peuvent être alimentés par des piles sèches.
Dans les applications industrielles, les moteurs à courant continu sont utilisés dans les moteurs de train depuis les années 1800. Ces dernières années, ils ont été utilisés dans les moteurs de marche des véhicules électriques et dans les moteurs de rotation des disques durs.
Principe des moteurs à courant continu
À l’intérieur d’un moteur à courant continu, un rotor avec une bobine enroulée autour de lui est installé au centre, entouré d’un stator polarisé en pôles N et S respectivement.
Lorsque le courant est appliqué au moteur à courant continu, un champ magnétique est généré dans la bobine selon la loi de Fleming. Si les pôles magnétisés du rotor et du stator sont de même polarité, une force répulsive est induite. S’ils sont de polarité différente, une force attractive est induite, entraînant la rotation du rotor.
L’inversion du courant traversant le rotor modifie les forces attractives et répulsives, qui se répètent alternativement pour faire tourner le rotor dans une direction fixe. L’énergie nécessaire à la magnétisation est fournie par un balai conducteur en contact avec une pièce appelée collecteur.
En raison de leur structure simple, les moteurs à couple de sortie élevé peuvent être fabriqués à faible coût. Cependant, comme le collecteur et les balais tournent en contact l’un avec l’autre, les balais s’usent. Par conséquent, pour les petits moteurs à courant continu brossés, la durée de vie des balais correspond à la durée de vie du moteur.
Types de moteurs à courant continu
Les moteurs à courant continu à aimant permanent et les moteurs à courant continu à champ magnétique sont les principaux types de moteurs à courant continu, bien que des moteurs à courant continu sans balais soient également disponibles depuis quelques années.
1. Moteurs à courant continu à aimant permanent
Les moteurs à courant continu à aimant permanent utilisent des aimants permanents dans le stator. Le rotor est un électroaimant composé d’un noyau de fer et d’une bobine. Comme le stator n’a pas besoin d’être alimenté, la structure est simple et facile à contrôler.
2 Moteurs à courant continu à champ magnétique
Dans le moteur à courant continu à champ magnétique, le stator et le rotor sont tous deux des électro-aimants. Comme le flux de champ augmente avec le courant au stator, ces moteurs ont été utilisés dans les moteurs à courant continu de moyenne et grande taille.
3. Moteurs à courant continu sans balais
Les moteurs à courant continu sans balais utilisent des aimants permanents dans le rotor. Le déplacement du rotor est lu par un capteur magnétique et contrôlé en modifiant le champ magnétique généré par le stator. S’ils ont une longue durée de vie et sont faciles à entretenir en raison de l’absence de balais, ils nécessitent l’utilisation d’une alimentation électrique dédiée aux moteurs à courant continu sans balais.
Autres informations sur les moteurs à courant continu
Différences entre les moteurs à courant continu et les moteurs à courant alternatif
La différence entre les moteurs à courant continu et les moteurs à courant alternatif réside dans la source d’alimentation : les moteurs à courant continu sont entraînés par une source d’alimentation en courant continu, tandis que les moteurs à courant alternatif sont entraînés par une source d’alimentation en courant alternatif. Les caractéristiques des deux types de moteurs sont énumérées ci-dessous.
Caractéristiques des moteurs à courant continu :
- L’alimentation par batterie peut être utilisée telle quelle.
- Caractéristiques de rotation stables
- Peuvent être fabriqués à faible coût.
- Performances élevées en matière de contrôle du couple et réponse stable
- Rotation irrégulière.
- Il est difficile de générer une haute tension en courant continu, ce qui rend difficile la production de moteurs de plus grande taille.
Caractéristiques des moteurs à courant alternatif :
- L’alimentation électrique commerciale peut être utilisée telle quelle.
- Pas de balais, construction simple et robuste.
- Facilité à générer des tensions élevées et possibilité d’augmenter la taille du moteur.
- La vitesse de rotation est constante en fonction de la fréquence de l’alimentation.
- Un équipement VVVF est nécessaire pour le contrôle de la vitesse de rotation.
L’alimentation électrique fournie par la compagnie d’électricité est du courant alternatif. Lors de l’entraînement d’un moteur à courant continu à partir d’une source d’alimentation en courant alternatif, un redresseur (convertisseur) est utilisé pour la convertir en une source d’alimentation en courant continu.