Ce moteur suit des lois de fonctionnement linéaires et de ce fait il est plus facile d'exploiter ses caractéristiques développées par rapport aux moteurs synchrones ou asynchrones.
●Composition d'un moteur courant continu :
Le stator est formé d'une carcasse métallique et d'un ou plusieurs aimants qui créent un champ magnétique permanent à l'intérieur du stator. A l'arrière du stator se trouvent les supports de balais et l'engrenage des balais qui assurent le contact électrique avec le rotor. Le rotor est lui-même formé par une carcasse métallique portant des bobines qui sont interconnectées au niveau du collecteur à l'arrière du rotor. L'ensemble collecteur et balai sélectionne alors la bobine parcourue par le courant électrique en sens inverse.
Principe de fonctionnement Quelle que soit la complexité des bobinages du rotor, une fois aliments, ils peuvent être représentés sous la forme d'un cylindre ferromagnétique entouré d'un solénoïde.
Le fil du solénodé est en pratique le faisceau de fils situé dans chaque rainure du rotor. Le rotor, lorsqu'il est excité, agit alors comme un électroaimant, le champ magnétique suivant l'axe séparant les fils du solénode dans le sens du courant qui les traverse.
Le moteur est donc constitué d'aimants permanents fixes (le stator) d'un aimant mobile (le rotor) et d'une carcasse métallique pour contenir le flux (le corps du moteur). (DRW 1)
(DRW 2) Par attraction des pâles opposés et répulsion des pâles semblables, un couple agit alors sur le rotor et le fait tourner. Ce couple est maximal lorsque l'axe entre les pôles du rotor est perpendiculaire à l'axe des pôles du stator. D'après que le rotor commence à tourner, les balais fixes établissent et interrompent tour à tour le contact avec les segments tournants du collecteur. Les bobines du rotor sont alors excitées et désexcitées de telle manière que lorsque le rotor tourne, l'axe d'un nouveau pêne du rotor est toujours perpendiculaire à celui du stator. En raison de la disposition du collecteur, le rotor est en mouvement constant, quelle que soit sa position. La fluctuation du couple résultant est réduite en augmentant le nombre de segments de collecteur, ce qui donne une rotation plus douce. En inversé l' alimentation du moteur, le courant dans les bobines du rotor, et donc les pâles nord et sud, est inversé. Le couple qui agit sur le rotor est ainsi inversé et le moteur change de sens de rotation. De par sa nature même, le moteur courant continu est un moteur sens de rotation réversible.
C'est une caractéristique fondamentale du moteur ; c'est une relation linéaire qui sert à calculer la vitesse vide et le couple de dmarrage du moteur.(DRW 1)
La courbe de la puissance utile du moteur est réduite du graphique du couple en fonction de la vitesse. (DRW 2) Les courbes couple/vitesse et puissance de sortie dépendent de la tension d'alimentation du moteur.
La tension d'alimentation du moteur suppose un fonctionnement continu du moteur à une température ambiante de 20°C dans des conditions de fonctionnement nominales.
Il est possible d'alimenter le moteur avec une tension différente (normalement entre -50% et + 100% de la tension d'alimentation recommandée). Si une tension inférieure est utilisée par rapport à l'alimentation recommandée, le moteur sera moins puissant. Si une tension supérieure est utilisée, le moteur aura une puissance de sortie plus élevée mais fonctionnera plus chaud (un fonctionnement intermittent est recommandé).
Pour des variations de tension d'alimentation comprend entre - 25 % et + 50 % environ, la nouvelle courbe couple/vitesse reste parallèle à la précédente. Son couple de mariage et sa vitesse vide varieront du même pourcentage (n%) comme la variation de la tension d'alimentation. La puissance de sortie maximale est multipliée par (1 +鐣�%)2.
Exemple : Pour une augmentation de 20 % de la tension d'alimentation
Le couple de mariage augmente de 20 % ( x 1,2)
La vitesse 脿 vide augmente de 20 % ( x 1,2)
La puissance de sortie augmente de 44 % (x 1,44)
Couple et courant d'alimentation :
C'est la deuxième caractéristique importante d'un moteur courant continu. Elle est linéaire et permet de calculer le courant vide et le courant rotor arrêté (courant de mariage).
Le graphique de cette relation ne varie pas avec la tension d'alimentation
du moteur. La fin de courbe est allongée en fonction du couple et du courant de mariage.
Cette constante de couple est telle que :：C=Kc(I閿涘不o) Le couple de frottement rotationnel est Kc. Io. Le couple s'exprime donc comme suit : C=Kc. I閿涘舶f Cf=Kc. Io
Kc = Constante de couple (Nm/A) C = Couple (Nm)
Cd= Couple de frottement (Nm) Cf = Couple de frottement rotationnel (Nm)
I = Courant (A) Io = Courant vide (A) Id = Courant de mariage (A)
La pente de cette courbe est appelée "constante de couple" du moteur.
●Efficacité
Le rendement d'un moteur est égal à la puissance mécanique de sortie qu'il peut livrer, divisée par la puissance qu'il absorbe. La puissance de sortie et la puissance absorbée varient en fonction de la vitesse de rotation, donc le rendement est aussi fonction de la vitesse du moteur. Le rendement maximal est obtenu avec une vitesse de rotation donnée supérieure à 50 % de la vitesse vide.
●Hausse de température
Le chauffage d'un moteur est d'où la différence entre la puissance absorbée et la puissance de sortie du moteur. Cette différence est la puissance dissipée. Le chauffage est également lié au fait que la puissance dissipée, sous forme de chaleur du moteur, n'est pas rapidement absorbée par l'air ambiant (résistance thermique). La résistance thermique du moteur peut être fortement réduite par la ventilation.
●Important
Les caractéristiques nominales de fonctionnement correspondantes aux caractéristiques tensioncouple-vitesse requises pour un fonctionnement continu à une température ambiante de 20°C. Seul le service intermittent est possible en dehors de ces conditions de fonctionnement : sans exception, tous les contrôles concernant les conditions extrêmes de fonctionnement doivent être effectués dans les conditions réelles d'application du client afin d'assurer un fonctionnement en toute sécurité.
