Moteur électrique

Moteur à courant continu

Moteur à courant continu

Un moteur à courant continu, ou simplement un moteur continu ou à courant continu, est une machine électrique tournante qui transforme l'énergie électrique sous forme de courant continu en énergie mécanique par le biais d'interactions électromagnétiques.

Pratiquement tous les moteurs électriques sont réversibles, c'est-à-dire qu'ils peuvent transformer l'énergie mécanique en énergie électrique fonctionnant comme une dynamo. Les moteurs à courant continu fondent leur fonctionnement sur la loi de Lorentz, également appelée loi de Laplace lorsqu'elle est appliquée à un conducteur, comme c'est le cas des moteurs.

Applications des moteurs électriques à courant continu

Les moteurs électriques à courant continu conviennent particulièrement à certaines applications. Chaque jour, ils travaillent davantage dans le secteur industriel.

Ce type de moteur offre une large gamme de vitesses, il est très facile à contrôler et offre une grande flexibilité des courbes couple-vitesse. En outre, ils présentent des performances élevées pour une large marge de vitesse. Les moteurs à ondulation continue ont une capacité de surcharge élevée. Cette capacité les rend plus appropriés que les moteurs à courant alternatif pour de nombreuses applications.

Ces moteurs sont parfaits pour les machines à traîner nécessitant une grande plage de vitesses avec précision. Cette caractéristique a causé que ces derniers temps, ces moteurs sont plus présents dans divers processus industriels.

Les moteurs à courant continu sont utilisés dans les plaques tournantes, les équipements de lecteur de CD et les unités de stockage magnétiques. Ce type de mécanisme utilise des moteurs à aimants fixes et sans balais. Ces moteurs offrent un contrôle efficace de la vitesse et un couple de démarrage élevé.

Dans le domaine des jouets, les moteurs électriques à courant continu sont également généralement sélectionnés.

Un autre avantage important est la facilité d'inversion de rotation des gros moteurs soumis à des charges élevées, tout en pouvant agir de manière réversible et en redonnant de l'énergie à la ligne pendant les temps de freinage et de réduction de la vitesse.

Sur le plan physique, ils sont généralement très petits et polluent peu l'environnement.

Classification des moteurs à courant continu

Les moteurs à courant continu sont classés en fonction de la manière dont ils sont connectés, en:

  • Moteur série. La constitution électrique du moteur en série comprend tous les éléments du circuit en série, des enroulements induits et des inductances. Le moteur de la série se caractérise par un moment de rotation au démarrage élevé et des vitesses de rotation très variables en fonction de la charge, ce qui en fait un moteur instable.
  • Composé moteur. Un moteur composé (ou moteur à excitation composé) est un moteur électrique à courant continu dont l'excitation est provoquée par deux enroulements inducteurs indépendants; l'une disposée en série avec l'enroulement induit et l'autre connectée en dérivation avec le circuit formé par les enroulements: induit, série d'inducteurs et inducteur auxiliaire.
  • Moteur shunt. Dans ce type de moteur électrique, l'enroulement principal de l'inducteur est connecté en parallèle ou parallèle au circuit formé par les enroulements induits et l'inducteur auxiliaire.
  • Moteur électrique sans brosse moteur électrique sans balais. tel moteur à courant continu ne nécessite pas de glissement des contacts électriques (brosses) dans l'arbre de rotor pour fonctionner. Commutation courant circulant dans les enroulements du stator et, par conséquent, la variation de l'orientation du champ magnétique produit par eux, est produite par voie électronique.

En plus de ce qui précède, il existe d'autres types utilisés en électronique:

  • Moteur pas à pas
  • Servomoteur
  • Moteur sans noyau

Histoire des moteurs électriques à courant continu

Au début du 19ème siècle, la cellule galvanique fut découverte. Avec cette invention a commencé tout un processus de recherche sur l'électricité qui donnerait finalement des inventions aussi réussies que la batterie électrique ou le moteur à courant continu.

Pour créer tout type de moteur à courant continu, certains composants électriques étaient nécessaires. Ces éléments électriques ont été développés par William Sturgeon. Sturgeon a créé le premier électroaimant capable de bouger plus qu'il ne pesait. Cette invention s'est avérée être l'une des pièces indispensables du stator du moteur. Plus tard, le commutateur est venu. Le commutateur était très important dans le premier moteur électrique, car c'était l'élément rotatif qui inversait périodiquement le sens du courant, rendant possible la continuité du mouvement dans le moteur.

Grâce à l'invention de ces deux appareils, Sturgeon a pu inventer le premier moteur à courant continu archaïque. Sturgeon a utilisé une paire de brosses conductrices et souples et, tirant parti de ses précédentes inventions de 1832, a monté la première machine capable de convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.

En 1837, Thomas Devenport a reçu son brevet pour le moteur à courant continu (brevet américain n ° 132). La différence de ce moteur électrique est qu'il n'utilisait plus d'interrupteur pour maintenir la continuité du cycle. dans cette nouvelle invention, il utilisa les brosses et sépara le collecteur, réussit à inverser la polarité du circuit. Avec ces changements, le moteur était beaucoup plus efficace.

En 1860, Antonio Pacinotti a créé une dynamo avec un collectionneur multipartite. Cette dynamo a permis le développement de générateurs plus fiables et plus puissants. Pacinotti a insisté sur la réversibilité de sa dynamo pour fonctionner en tant que moteur. Malgré les améliorations, les moteurs étaient encore assez basiques et ne convenaient pas à un usage industriel.

En 1872, Friedrich von Hefner-Alteneck a créé le premier rotor de tambour moderne. Avec ce rotor, il laissait derrière lui des rotors archaïques en forme de T qui surchauffaient et présentaient peu de performances. En 1873, Zénobe Gramme, un inventeur belge, découvrit qu'en appliquant du courant à son générateur avec plusieurs électroaimants, il créa un moteur. Le fait d'utiliser de nombreux électroaimants a fait de Gramme le créateur du premier moteur suffisamment performant pour être utilisé de manière industrielle. À partir de ce moment, les innovations dans le moteur à courant continu consistaient en de petites modifications pour améliorer légèrement les performances.

Le moteur à courant continu était un moteur utilisé assez industriellement, mais avec l'apparition de moteurs à courant alternatif (synchrones et, plus couramment, asynchrones) ont été abandonnés. Même dans ce cas, ce sont toujours des machines utiles dans de nombreuses applications, dans les applications de précision, car vous pouvez avoir un contrôle très précis de la vitesse (contrairement aux moteurs asynchrones, par exemple, qui ne tournent pas en solidarité avec l'inducteur de champ), ce qui est très utile. pour machines-outils programmables ou bras robotisés.

Ils sont également les plus utilisés pour les systèmes nécessitant beaucoup de puissance et ne risquant pas de devenir incontrôlables, tels que les tramways, les trains ou les compteurs. Mais le domaine où ils sont le plus utilisés est l'électronique basse tension et l'électricité, où ils sont les seuls moteurs utilisables dans les machines qui en ont besoin et qui fonctionnent en courant continu, tels que les robots, les ordinateurs, les disques durs, bien que des variantes telles que le moteur soient également utilisées. pas à pas ou servomoteur.

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Dernier examen: 26 novembre 2018

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