Définitions de base

Vitesse de baseC'est la vitesse nominale du moteurobtenue pour la charge nominale, la tension d'induit nominale, l'excitation nominale, à la température de service normale.

Les valeurs nominales sont notées sur la plaque signalétique

 

STATOR

La carcasse, les pôles principaux et les pôlesde commutation sont entièrement feuilletés. Les composants du stator sont soudés ensemble dans un bâti de fixation qui aligne et presse les tôles ensemble en une unité monobloc.

Conception d'ensemble

Conception d'ensemble

INDUIT (Rotor)Le noyau d'induit est constitué de disques en tôles électromagnétiques isolées.

L'enroulement d'induit est en cuivre isolé verni. Les bobinages de cuivre sont placés dans l'isolant des encoches.

Un moteur à courant continu comporte deux parties :

le stator, partie fixe, constitué par un aimant ou un électroaimant appelé également inducteur qui crée un champ magnétique dirigé vers l'axe du rotor.

Le rotor, partie mobile, appelé également induit, constitué par un cylindre d'acier doux à la périphérie duquel sont disposés des conducteurs reliés aux lames du collecteur sur lesquelles frottent deux charbons, ou balais, qui assurent la liaison avec les bornes du moteur. 

Principe de fonctionnement

Principe de fonctionnementLorsque les conducteurs sont parcourus par un courant, ils sont soumis à des forces F1 et F2 qui tendent à faire tourner le rotor. Le collecteur permet d'inverser le sens du courant dans les conducteurs lorsque ceux-ci passent le plan vertical. Ainsi le sens du couple des forces F1 et F2 et donc le sens de rotation du moteur est conservé.

Les bobinages d'induit

Le collecteur est constitué de bagues conductrices où frottent 2 balais appelés charbon.L'induit se comporte comme une seule et même bobine lorsqu'il est alimenté par les balais. 

Balais

Balais

Balais

Balais

Il est souhaitable d'avoir un grand nombre de bobines, cela permet : • un couple plus régulier, • un effet inductif entre 2 bobines plus faible donc des étincelles plus faibles.

Symboles et câblage

M

*

M

Symbole général

Moteur courant continu à aimant permanent

Moteur courant continu

Définitions

Relation mécanique

Cm = Km . Im

Cm : couple moteur (Nm)Km : constante de fabrication Im : courant moteur (A)

E : force électromotrice (fem)  : vitesse angulaire en rad.s-1

N : vitesse de rotation en tr.min-1

UmM

Im

Modèle équivalent :

Le moteur à courant continu à aimant permanent est équivalent à une force électromotrice en série avec une résistance interne : R induit

Relations du moteur à courant continu à aimant permanent

Um

Rinduitfem

Im

RIm E

ME = Ke .

UmM

Im

Um = R.Im + E

Force électromotrice fem ou fcem

La force électromotrice ou force contre électromotrice (fem ou fcem) d'un moteur à courant continu à aimant permanent est proportionnelle à la vitesse de rotation.

En particulier, si la vitesse est nulle, la fem est nulle aussi.

Um

Rinduitfem

Im

RIm EE = Ke . (avec Ke en V/rad.s-1)

E = Ke . N (avec Ke en V/tr.min-1)

ou

! Attention à l’unité de Ke !

Bilan des puissancesExpression des puissances lorsquela tension aux bornes du moteur etl'intensité qui le traverse sontvariables au cours du temps.

Puissance absorbéePa = Um × Im

Pertes joule : Pj = R × Ieff²

Puissance électriquePe = E × Im (Puissance électrique transmise à la partie tournante)

Puissance utilePu = Cm ×

C'est la puissance mécanique fournie par le moteur pour entraîner la charge. Elle est donc nulle en fonctionnement à vide.

Pertes constantesPc Ces pertes sont la somme des pertes mécaniques et magnétiques. Elles sont constantes à une vitesse donnée et peuvent se déterminer à vide.

Rendement = Pu / Pa

GnCouple

G (Nm)

In I induit (A) I0

Caractéristique électrique Couple en fonction du courant

Le couple est proportionnel au courant moteur Cm=k.Im

I0 Courant minimum In Courant nominal

Gn couple nominal

Nominal : se dit d’une performance annoncée par le fabricant.

Un tensio

n nominale

Cn

Cm

Im (A)In

I0 (courant à

vide)

In (courant n

ominal)

n0nn

n(min-1)

Un U induit (V) U0

Caractéristique électrique Vitesse en fonction de la tension moteur

La vitesse est proportionnelle à la tension d’induit E = ke.

n0 Vitesse à vide

Un tension nominaleU0 tension minimum avec couple nominal

nn Vitesse nominaleNn

N0

N(tr.min-1)

Um(V)