Machines tournantes à courant continu

Résumé du document

Ces machines appartiennent à la famille des convertisseurs d'énergie réversibles. Elles sont capables de fournir :
- du courant électrique continu en permanence, tant qu'elles sont entraînées en rotation.
- du mouvement rotatif, accompagné de couple, en permanence, tant qu'elles sont alimentées.
La notion de permanence est associée au fait, que le courant ou le mouvement produit, sont constants dans le temps. Ils peuvent fonctionner « tel quel». Il n'y a pas de structure interne de commutation ou de régulation, comme c'est le cas dans les moteurs de type « Brushless »
Ce type de machine possède :
- un induit ou se réalise les conversions d'énergies courant ou force, selon les lois de Laplace. L'induit est sur la partie tournante ou « rotor »
- un groupe de bobine, nommé « inducteur », qui va produire le magnétisme nécessaire à l'application de lois déjà citées. L'inducteur est sur la partie fixe ou « stator ».

Les moteurs axiaux, avec charbons et collecteur sont « plus longs que larges » Ils sont réversibles. Ils ont besoin d'une induction produite par des bobines, qui ont le nom d'inducteur. La manière dont les inducteurs seront couplés avec le reste de la machine, détermine le type de machine rencontrée ; « série », « parallèle » ou « shunt », « composé, série parallèle » ou « compound ».

Ce type de machine est de 2 à 3 fois plus volumineuse que ses consœurs asynchrones, utilisant du courant alternatif. L'usage en moteur se constate de moins en moins dans l'industrie. Ils sont progressivement remplacés par des moteurs asynchrones, pilotés en fréquence.

Les moteurs les plus utilisés sont de type « série », car ils peuvent être utilisés aussi bien avec du courant continu qu'avec du courant alternatif. Ils prennent alors le nom de « moteurs universels » Les intensités absorbées en courant continu seront plus élevées, car il n'y a pas de phénomène de réactance. On rencontre les moteurs « série » dans les outillages portatifs ou dans l'électroménager. Les moteurs axiaux risquent de voir leur vitesse augmenter inconsidérément. Les moteurs risquent d'exploser, avec la force centrifuge. On dit que le moteur s'est « emballé » Des protections doivent être prévues, en ce sens.

La vitesse varie proportionnellement avec la tension d'alimentation des induits et inversement proportionnellement avec l'induction magnétique. Si, pour une raison quelconque, le magnétisme disparaît, le moteur va s‘emballer. En générateur, l'utilisation pour produire de fortes énergies s‘est progressivement tarie, au profit des autotransformateurs pilotés et redressés.

Extraits

[...] Celles-ci seront, si besoin est, décalées de façon à permettre la circulation des courants, pour les premières sections. On rappelle que l'on travaille avec des f(c)ems induites moyennes, tout va s'équilibrer par la suite. Le collecteur est positionné. Attention il devra y avoir autant de lames que de faisceaux. On choisit un câblage ; ondulé, ou imbriqué. Selon le mode de câblage choisi, on raccorde deux à deux sur le collecteur, les sections. On positionne les charbons à la jonction de deux voies d'enroulement. [...]

[...] Remarque pour les personnes qui récupèrent ce qu'elles peuvent : Il est possible d'utiliser (ou de ré-utiliser un moteur de N encoches en le calculant comme s'il avait N/2 encoches. Il suffira par la suite d'attribuer une encoche à un des faisceaux, montant ou descendant et de tout exploiter. L'ensemble précédent deviendrait comme ci-dessous ! 3 Le moment de réaliser le schéma de câblage au collecteur est arrivé ! Tout dépendra du type de bobinage choisi : imbriqué ou ondulé. [...]

[...] Si le résultat des opérations dépasse la valeur du nombre d'encoches, il faut faire un décalage, en retranchant au calcul le nombre d'encoches. Si l'on revient à 1 OU que le calcul donne une valeur négative ET qu'il nous reste des faisceaux non traités, il faut continuer en utilisant le deuxième faisceau encore non utilisé, mais il faudra rajouter le nombre d'encoches ! Sinon le compte ne sera pas bon ! Par contre ; de nouveau, Si le résultat des opérations dépasse la valeur du nombre d'encoches, il faut faire un décalage, en retranchant au calcul le nombre d'encoches. [...]

[...] Les intensités traversant chaque bobine, ne devront globalement pas se contrarier. Il ne devra pas y avoir de balourd. Un équilibrage en rotation devra être réalisé en fin de bobinage. L'ensemble sera constitué de bobines identiques connectées entre elles. Les soudures sur le collecteur devront être soignées. Elles seront réalisées, en dessous de chaque lame du collecteur, de façon à ce que la force centrifuge ne les détériore pas. Y1 Y2 Y Attention, car les lettres Y sont déjà utilisées ! [...]

[...] o Si l'on veut utiliser beaucoup de courant, il faudra du gros fil. Les faisceaux seront peut-être difficiles à placer. o On veut peut-être récupérer un rotor avec beaucoup trop d'encoches. Dans ce cas, il faudra concevoir son schéma normalement, avec deux faisceaux par encoche, comme s'il n'y avait que la moitié des encoches disponibles. Puis retour à la normale, les deux faisceaux imaginés seront disposés réellement, dans une seule encoche, pour chacun Il faut calculer le pas polaire comme suit. [...]