Moteur à courant continu: définition (1)

Il serait impossible, en raison de la rotation de l'induit, de brancher des fils directement sur celui-ci.

La façon de permettre le passage du courant consiste à employer des balais fabriqués à partir d'un type de charbon doux qu'on appelle graphite.

• Ce matériau possède deux propriétés très importantes ;
• sa conductivité électrique, qui permet le passage du courant ; son usure plus facile que celle du collecteur avec lequel il est en contact, ce qui évite d'endommager le collecteur.

La figure suivante présente le passage du courant entre le balai et le collecteur.

Conduction d'un balai :

Le principal avantage de ce type de moteur est qu'il possède un fort couple de démarrage, ce qui lui permet d'entraîner une bonne charge dès le départ. Il peut également supporter facilement des surcharges temporaires.

En ce qui a trait aux inconvénients, on peut souligner le fait que la vitesse du moteur série varie avec la charge. Ainsi, une augmentation de celle-ci aura tendance à faire diminuer la vitesse de rotation du moteur.
D'autre part, ce type de moteur ne doit jamais tourner sans charge, car cela entraîne une dangereuse augmentation de sa vitesse qui, à la limite, pourrait le détruire.

Il est possible de modifier la vitesse d'un moteur série en ajoutant une résistance variable. On peut remarquer qu'une résistance placée en série avec l'inducteur et l'induit aura tendance à réduire la vitesse du moteur, tandis que lorsqu'on place cette même résistance en parallèle, on obtient l'effet contraire.
Il est également possible de faire varier la vitesse en modifiant la tension de la source en utilisant par exemple un convertisseur électronique.

Le moteur à excitation séparée est appelé ainsi parce que l'inducteur et l'induit sont indépendant et peuvent être alimentés par des sources séparées : par exemple alimentation variable par dispositif électronique pour l'induit et alimentation fixe pour l'inducteur.

Lorsque c'est la même source qui alimente l'induit et l'inducteur, le montage est appelé montage dérivation, parallèle ou shunt. La figure suivante présente le branchement d'un montage dérivation.

Un avantage du moteur dérivation est que sa vitesse varie très peu avec les fluctuations de la charge.
Cette caractéristique le rend très utile lorsqu'on désire une certaine stabilité dans la vitesse.
Il possède par contre l'inconvénient de ne pouvoir supporter une forte charge lors du démarrage, en raison de son faible couple.

Le bobinage de l'inducteur d'un moteur à excitation séparée est différent de celui d'un moteur série. Le moteur à excitation séparée possède un enroulement conçu de plusieurs tours de fil fin, créant ainsi une grande résistance. Quant aux bobines du moteur série, elles sont constituées de quelques tours de fil, outre que le conducteur a un gros diamètre, ce qui se traduit par une petite résistance.

Comme pour le moteur série, il est possible de faire varier la vitesse du moteur en modifiant la valeur de la tension à la source.
Cependant, comme les sources variables à courant continu ne sont pas toujours disponibles, vous devrez alors placer une résistance variable (rhéostat) en série avec le bobinage de l'inducteur.
Une augmentation de la valeur de cette résistance aura pour effet de réduire le courant, diminuant ainsi le champ magnétique qui entraîne le moteur.
Les variateurs électroniques fournissent les sources variables à courant continu pour l'induit et fixe pour l'inducteur. Ils sont en outre équipés des protections nécessaires et peuvent assurer un contrôle du couple, de l'intensité et de la vitesse du moteur.

Les moteurs à excitation séparée sont utilisés en traction, sur les machines-outils et partout où les systèmes nécessitent des vitesses contrôlées.

Associés aux variateurs électroniques, ils permettent d'obtenir différentes vitesses d'approche, de réglage ou de retour rapide sur les machines, de mettre en marche ou ralentir progressivement ou de maintenir constante une vitesse malgré les variations de charge.

Le moteur composé est un mélange entre le moteur à excitation série et le moteur à excitation shunt. Ce type de moteur comprend deux inducteurs, un bobinage série et un bobinage à shunt. La figure suivante montre le branchement de ces deux inducteurs.

On peut remarquer qu'il existe deux types de moteurs composés :

• à courte dérivation, qui possède un enroulement série monté en série avec l'enroulement monte en dérivation et l'induit ;
• à longue dérivation, qui a l'enroulement shunt monté en parallèle avec l'enroulement série et l'induit.

Chacun de ces moteurs peut être monté de façon cumulative lorsque les champs s'additionnent, ou de façon différentielle lorsqu'ils sont en opposition.

Le volant d'inertie ne se place pas nécessairement directement sur l'arbre de sortie du moteur. On le met plutôt au niveau de l'équipement qu'on entraîne, tels des compresseurs ou encore des presses mécaniques.
Le principal avantage du moteur composé différentiel réside dans la stabilité de sa vitesse lors des variations de la charge. Par contre, ce type de moteur possède un faible couple lors du démarrage.
Il est possible de réunir les avantages des moteurs cumulatif et différentiel en raccordant l'enroulement cumulatif lors du démarrage pour ensuite transférer à l'enroulement différentiel lorsque la vitesse normale est atteinte.

L'utilisation des moteurs composés cumulatifs est répandue pour les appareils de levage, les pompes, les presses et les cisailles.

Les moteurs composés différentiels, pour leur part, sont peu employés dans l'industrie. On remarque toutefois quelques utilisations, comme dans les métiers à tisser.

Mais avec les possibilités offertes par la variation de vitesse électronique, ces moteurs sont de moins en moins utilisés.