Qu’est-ce qu’un balai de charbon ?
Les balais de charbon sont des pièces coulissantes conductrices utilisées dans les moteurs et les générateurs.
Ils sont utilisés dans les moteurs à courant continu et les grands générateurs. Ce sont des pièces coulissantes qui s’usent et doivent être remplacées régulièrement.
Il y a un risque de défaillance du moteur s’ils sont utilisés au-delà de la ligne de limite d’usure, qui est estampillée sur eux.
Utilisations des balais de charbon
Les balais de charbon sont des composants utilisés dans certains moteurs. Ils ont trois applications principales : le redressement, le captage du courant et la mise à la terre.
1. Balai de charbon pour le redressement
Les applications de redressement sont utilisées pour inverser la polarité des enroulements des moteurs à courant continu. Voici un exemple d’utilisation des balais de charbon pour la commutation :
- Moteurs à courant continu à l’intérieur d’outils électriques
- Moteurs pour l’entraînement des essuie-glaces et des vitres de portières dans les voitures
- Moteurs à courant continu dans les tramways
Les moteurs à courant continu sont fixés à des outils électriques alimentés par batterie et à des équipements embarqués, pour lesquels des balais de carbone sont utilisés à l’intérieur.
2. Balai de charbon pour le captage du courant
Le captage de courant est une application dont l’objectif est de faire passer de l’électricité à travers un corps en rotation. Les exemples suivants illustrent l’utilisation des balais de charbon pour le captage du courant :
- Moteurs à induction à enroulement filaire utilisés dans les ponts roulants, etc.
- Pour transmettre des signaux d’instrumentation à des corps tournants
Il existe un dispositif appelé bague collectrice qui transmet l’énergie et les signaux électriques aux éléments rotatifs, et les balais de charbon sont utilisés à l’intérieur. Il existe de nombreuses applications, telles que la transmission interne de la température dans les mélangeurs.
La plupart des moteurs à courant alternatif sont des moteurs à induction à cage sans balais de carbone, mais si un moteur à induction bobiné est choisi, des balais de carbone sont utilisés pour la connexion de l’enroulement secondaire.
3. Balai de charbon pour la mise à la terre
Ils sont parfois utilisés pour prévenir la corrosion électrique. Il s’agit d’un phénomène dans lequel l’électricité circule dans l’arbre rotatif d’un équipement rotatif, provoquant la corrosion des roulements par électrolyse.
Ce phénomène est plus susceptible de se produire dans les moteurs et les générateurs entraînés par onduleur et peut être évité en mettant l’arbre rotatif à la terre à l’aide d’un balai de charbon. Ces derniers mettent l’arbre à la terre pour lutter contre la corrosion électrolytique, ils sont également appelés “balais frotteurs” ou “brosses de terre”.
Principe du balai de charbon
Un balai de charbon se compose d’une partie balai, de fils conducteurs et de ressorts.
1. Partie balai
La partie balai est la partie qui entre en contact et glisse contre le rotor. Dans la plupart des cas, le matériau utilisé est le graphite. Le graphite est utilisé parce qu’il est léger, résistant à la rouille, conducteur et qu’il glisse bien.
La taille du balai est choisie en fonction des dimensions du support du balai de carbone. Il existe des produits de catalogue, mais dans de nombreux cas, si vous demandez la forme et les dimensions au fabricant du balai de charbon, il sera en mesure de fabriquer un produit similaire.
2. Fil conducteur
Le fil conducteur est la partie du câblage reliée au balai. La plupart d’entre eux sont des fils de cuivre nus avec une structure de fils torsadés. La forme et la taille des bornes sont choisies en fonction de la forme du bornier à connecter.
Plus la valeur du courant utilisé est élevée, plus le fil conducteur est épais et plus la borne risque d’être grande.
3. Le ressort
Le ressort est la partie qui exerce une pression pour pousser la partie balai contre le collecteur. Il peut être omis si le porte-balai est équipé d’un ressort. Les ressorts sont généralement montés autour des fils dans la plupart des cas.
Autres informations sur le balai de charbon
Moteurs sans balais
Les moteurs à balais étaient le type de moteur prédominant pour les alimentations en courant continu. Les moteurs à balais utilisent des balais de charbon et des collecteurs à l’intérieur. Les moteurs à courant continu présentaient donc l’inconvénient de devoir remplacer régulièrement les balais de charbon, qui s’usent avec le temps.
Ces dernières années, de nombreux moteurs à courant continu ont adopté des moteurs sans balais. Les moteurs sans balais utilisent un bloc d’alimentation dédié pour moduler l’alimentation. Bien qu’ils nécessitent une unité d’alimentation dédiée, ils sont faciles à entretenir et compacts en raison de l’absence de balais.
Les moteurs à balais sont simples et peu coûteux et sont utilisés lorsque le contrôle de la vitesse n’est pas nécessaire. Les moteurs sans balais sont utilisés lorsqu’un contrôle de la vitesse ou un fonctionnement à couple constant est nécessaire.