Les moteurs électriques à courant continu fonctionnent grâce aux propriétés des aimants permanents et au champ magnétique généré lorsqu'un courant électrique circule dans un conducteur.
Le fonctionnement des moteurs électriques est basé sur un champ magnétique alternatif. Dans un moteur à courant continu, donc, la direction du champ magnétique change constamment dans le moteur mécaniquement à l'aide du collecteur (collecteur), ou électroniquement dans le cas du moteur électrique dit sans balai.
La principale caractéristique des aimants est qu'ils ont un pôle sud (négatif) et un pôle nord (positif). Dans deux aimants différents, les pôles de signes différents s'attirent et les pôles du même signe se repoussent.
Si nous plaçons deux aimants alignés et un troisième aimant au milieu dans le sens perpendiculaire, la tendance naturelle sera que la force d'attraction entre les pôles de signes opposés fasse tourner le troisième aimant, s'alignant avec les deux autres. Le flux magnétique entre les aimants produit une force qui fait tourner le troisième aimant.
Que faudrait-il faire pour que ça continue de tourner ?
Ce type de moteur, comme les moteurs à courant alternatif (moteurs asynchrones, moteurs synchrones, etc.), fonctionne par induction électromagnétique.
Si la polarité de l'aimant central pouvait être modifiée, il continuerait à tourner à la recherche de la position d'équilibre. Mais cela ne peut pas être fait. Ce qu'on peut faire, c'est remplacer l'aimant central par un électro-aimant. Un électro-aimant peut changer le sens du courant électrique qui y circule puis changer la polarité.
A quoi sert un électro-aimant dans un moteur à courant continu ?
Dans un moteur à courant continu (ou à courant continu), vous avez besoin d'un stator et d'un rotor à l'intérieur.
Le stator est la partie fixe où sont placés des aimants fixes, générant un champ magnétique qui traverse le rotor, qui est la partie tournante. Dans le rotor, un courant continu circule d'avant en arrière, laissant le centre du rotor au milieu.
Lorsqu'un courant électrique circule dans un conducteur au milieu d'un champ magnétique, une force électromotrice est générée dans le conducteur qui le fait bouger, et donc tourner. Une fois qu'il a atteint la position d'équilibre, le sens du courant circulant dans le conducteur est inversé et le rotor tourne à nouveau à la recherche de la position d'équilibre.
En réalité, les moteurs électriques à courant continu n'ont pas un seul électro-aimant, mais fonctionnent plutôt avec plusieurs bobines qui interagissent avec le champ magnétique. Ces bobines sont activées en alternance pour obtenir un meilleur couple tout au long de la rotation.
Quelles sont les façons de faire fonctionner un moteur à courant continu?
La façon dont l'enroulement d'excitation est connecté par rapport à l'enroulement d'induit détermine en grande partie le comportement du moteur à courant continu. Les réalisations les plus courantes sont :
Moteur à aimant permanent
Pour les moteurs de faibles puissances (<1 kW), des aimants permanents sont souvent utilisés pour l'excitation. L'avantage de ces moteurs est qu'ils sont plus petits, plus légers, plus efficaces et plus fiables que les moteurs à excitation spirale. Un inconvénient est que l'excitation ne peut pas être contrôlée.
Moteur de puissance étrange
Dans les moteurs à excitation étrangère ou séparée, la bobine d'excitation, qui fournit le champ d'excitation, est alimentée par une source de tension séparée, de sorte qu'elle peut être régulée indépendamment de la tension d'induit.
Moteur série
Dans le moteur série, la bobine d'excitation est en série avec l'enroulement d'induit. Ce bobinage en série est constitué de quelques spires de fil de cuivre épais.
Moteur shunt
Dans le moteur shunt, la bobine d'excitation est parallèle à l'enroulement d'induit. Cet enroulement shunt se compose de plusieurs tours de fil de cuivre mince. Le courant consommé est divisé en deux dans le moteur ; la majeure partie s'écoule à travers l'enroulement d'induit et seulement une partie relativement petite (5% maximum) à travers la bobine d'excitation.
Moteur composé
Le moteur composé est une combinaison des deux moteurs mentionnés ci-dessus ; Il a un enroulement d'excitation shunt et série. Les propriétés de ce moteur se situent entre celles des moteurs série et shunt.