Commande et démarrage des moteurs à courant continu

Lorsqu'on parle d'une automobile, on fait souvent mention du moteur, de la carrosserie, des pneus et de l'habitacle. Certes, ces composants représentent des parties importantes d'un véhicule.

Toutefois, il n'en demeure pas moins que la présence d'accessoires, tels que les essuie-glace, le klaxon, les clignotants, les feux de route et les feux de croisement, est essentielle à la conduite automobile. Pour conduire une voiture prudemment, il faut d'abord connaître tous les dispositifs de commande et de manœuvre.

Cette analogie s'applique bien aux composants des circuits de commande des moteurs électriques. En effet, si ces composants vous sont étrangers, vous ne pourrez pas commander le moteur. De plus, si vous ne savez pas où se trouvent les fusibles dans un circuit de moteur, vous ne serez pas en mesure de dépanner un circuit en panne.

Au cours de cette étude, vous vous familiariserez d'abord avec:

• les dispositifs de commande et de protection;
• les différents circuits de commande des moteurs à courant continu et leur fonctionnement.
• les différents modes de démarrage des moteurs à courant continu, le contrôle de leur vitesse ainsi que leur freinage.

Résumé sur la commande et le démarrage des moteurs à courant continu :

Dans cette étude portant sur la commande et démarrage des moteurs à courant continu, vous avez appris:

• quels sont les dispositifs de commande et de puissance qui constituent ces circuits;
• en quoi consistent les circuits de commande de base.

Il est essentiel de bien comprendre le fonctionnement de ces circuits pour être en mesure de dépanner tout circuit de moteur.

Voici les points que vous devriez plus particulièrement retenir :

• Les éléments de commande sont les suivants :

- Sectionneur : élément servant à assurer la séparation du circuit du moteur et la source. Il comporte des fusibles et peut être cadenassé lorsqu'il est ouvert pour permettre de travailler en toute sécurité dans le circuit.

- Boutons-poussoirs : ils servent à commander la mise en marche, l'arrêt ou l'arrêt d'urgence des moteurs.

- Commutateurs : interrupteurs à plusieurs positions sélectionnant plusieurs modes de marche (marche continue, marche par à-coups).

- Relais : dispositifs de contacts, temporisés ou non, actionnés simultanément lorsque la bobine du relais est excitée.

- Contacteurs : relais de puissance dont les contacts principaux, placés dans le circuit de puissance, servent à alimenter le moteur.

• Les éléments de protection sont les suivants :

- Fusibles : composants servant à ouvrir un circuit lors d'un court-circuit.

- Disjoncteurs : composants jouant le rôle de fusibles, tout en étant réutilisables puisqu'ils peuvent être réenclenchés (ou réarmés) manuellement.

- Relais thermique : composants protégeant le moteur contre les surcharges.

On retrouve ces éléments dans tous les circuits de moteurs.

• Les circuits de moteur élémentaires sont les suivants :

- la commande par poste marche-arrêt ;

- la commande par poste avant-arrière-arrêt.

Les principaux points à retenir sur le démarrage, la commande et le freinage des moteurs à courant continu.

• Il existe deux méthodes de démarrage des moteurs :

- le démarrage direct ;

- le démarrage par élimination de résistances.

• Le démarrage direct consiste à appliquer toute la tension d'alimentation aux bornes du moteur lors du démarrage. Cette technique est utilisée pour des moteurs de faible puissance.

• Le démarrage par élimination de résistances est appliqué aux moteurs puissants. Ce mode de démarrage consiste à appliquer seulement une partie de la tension d'alimentation au moteur lors du démarrage. Lorsque le moteur atteint une certaine vitesse, on branche le moteur directement à la ligne d'alimentation. Cette technique permet de limiter le courant de démarrage.

• Dans la plupart des applications industrielles, on doit contrôler la vitesse des moteurs. Pour ce faire, on utilise des contrôleurs (variateurs ou régulateurs) de vitesse à base de semiconducteurs, comme les thyristors.

• Le principe de base des variateurs à thyristors est de faire varier la tension d'alimentation aux bornes de l'induit pour faire varier la vitesse du moteur.

• On utilise des variateurs à base de redresseurs monophasés pour les moteurs de faible puissance et des variateurs à base de redresseurs triphasés pour les moteurs de puissance moyenne.

• Le hacheur permet d'obtenir une tension continue réglable à partir d'une tension continue constante.

• On définit quatre quadrants pour le fonctionnement d'un moteur à courant continu selon le sens de rotation et le couple (moteur ou résistant).

• Pour freiner un moteur à courant continu, on utilise trois modes de freinage :

- le freinage rhéostatique, lequel consiste à dissiper l'énergie emmagasinée à travers une résistance après ouverture du circuit de l'induit ;

- le freinage par contre-courant, lequel consiste à inverser brutalement le sens du courant dans l'induit en empêchant le moteur de démarrer dans le sens inverse.

- Le freinage par récupération d'énergie, lequel consiste à renvoyer au réseau d'alimentation l'énergie de freinage.