Moteurs à courant continu

Généralités - Principe de fonctionnement

Le moteur à courant continu est constitué d'un :

  • inducteur (on se limite ici au cas d'un aimant permanent) placé au stator et chargé de créer un champ magnétique

  • bobinage d'induit, placé au rotor, associé à un système collecteur / balais (petits rectangles du symbole) et que l'on relie à une source de tension

Ce type de moteur est destiné à des applications à vitesse variable, en basse tension (quelques Volts à quelques dizaines de Volts) en particulier pour des produits grand public de puissance modeste (quelques dizaines de Watts).

Symbole d'un moteur à courant continu à aimant permanent
Proportionnalité Vitesse Tension pour un moteur à courant continu

Sous tension nominale, le moteur tourne à sa vitesse nominale. On observe d'ailleurs, en première approche, une relation de proportionnalité entre la vitesse de rotation (N) du moteur et la tension (U) appliquée à l'induit :

\(N = k × U\)

Le « coefficient » k s'exprime en V/tr.min-1 et constitue une caractéristique du moteur.

Inversion du sens de rotation

Une simple inversion de la polarité aux bornes de l'induit permet l'inversion du sens de rotation.

Principe d'inversion du sens de rotation d'un moteur à courant continu

En pratique, un pont en H est employé dès que le fonctionnement est à deux sens de marche et qu'il est nécessaire de faire varier la vitesse.

Alimenté par la batterie (tension fixe, ici 24V), il reçoit le moteur en flottant (aucune des bornes de l'induit n'est reliée au 0V) entre les milieux des deux branches du H. Le principe est décrit ci-dessous.

Pont en H - Principe - Modélisation des transistors sous forme d'interrupteurs

Les « interrupteurs » T1 à T4 sont en réalité des transistors (avec à leurs bornes une diode – non représentée) que l'on commande par paire par des signaux T.O.R. bas niveau.

Remarques :

  • Les combinaisons T1, T2 et T3, T4 sont interdites, qui court-circuiteraient l'alimentation.

  • La combinaison T2, T4 permet d'obtenir une tension nulle aux bornes du moteur (arrêt / moteur freiné).

  • Un tel pont permet de générer aux bornes du moteur des tensions rectangulaires 0 24V ou -24 0V et ainsi de faire varier la vitesse par modulation de largeur d'impulsions (voir Modulateurs Electriques - Hacheur).

Exemples de systèmes : Gyropode Elektor/Wheelie, Véhicule radio commandé