Explication sur les moteurs électriques en général - IEEE

Petit moteur électrique
IEEE
Une gracieusté de IEEE - Québec en collaboration avec le
Département de génie électrique et de génie informatique
de l’Université Laval!
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Notre petit moteur illustre, à petite échelle, les caractéristiques essentielles d’un moteur
électrique! En l’assemblant et en le faisant fonctionner, on visualise les composantes de
base de tous moteurs électriques.
Un moteur électrique emploie le principe du magnétisme pour créer un mouvement
grâce à un arrangement d’électro-aimants fixe et mobile. Les trois principales parties du
moteur sont: les pôles de l’inductreur qui produisent un champ magnétique fixe,
l’armature qui produit un champ magnétique mobile et un commutateur qui est formé
par un assemblage de balais.
Un électro-aimant consiste en une pièce de fer doux avec un fil électrique enroulé dessus. Lorsqu’un courant parcourt le fil, il crée ce qu’on appelle des lignes de force qui sont
à angle droit par rapport au fil. La pièce de fer doux absorbe ces lignes et se magnétise.
Tout aimant possède deux pôles, le nord (ou pôle positif) et le sud (ou pôle négatif). Les
pôles similaires d’un aimant se repoussent et les pôles différents s’attirent. Un pôle nord
repoussera ainsi un autre pôle nord, mais sera attiré par un autre pôle sud. Le mouvement rotatif du moteur est créé par cet effet qui attire ou repousse!
Lorsqu’un courant traverse la bobine de l’inducteur, les pôles de l’inducteur se magnétisent comme un électro-aimant. L’armature se magnétise aussi lorsqu’un courant passe
dans sa bobine de fil (puisque c’est aussi un électro-aimant). A ce moment, le pôle nord
de l’armature attire le pôle sud de l’inducteur ce qui fait tourner l’armature grâce à
l’attraction présente. Évidemment, pour maintenir le mouvement rotatif, il faut inverser
la polarité de l’armature puisque autrement l’armature resterait fixe, face aux pôles de
l’inducteur.
L’inversion de polarité se réalise grâce au commutateur qui, en inversant le courant circulant dans l’armature, inverse du même coup le champ magnétique permettant au
moteur de poursuivre sa rotation. L’armature produit ainsi un champ magnétique qui
s’inverse à chaque rotation alors que le champ de l’inducteur reste fixe. Le commutateur
est composé des deux fils de l’armature sur l’arbre du moteur et des balais reliés à la pile
qui appuient légèrement sur celui-ci. Lorsqu’il y a contact, le courant circule et l’armature se magnétise entraînant le moteur en rotation. L’inversion du champ magnétique se
produit à chaque demi-rotation puisque le courant circule alors en sens inverse. Grâce à
l’inertie du mouvement de l’armature, la rotation est permanente!
Ce moteur est de type universel car il fonctionne indifféremment avec une source de courant continue (pile) ou une source alternative.
• Inversez la pile et observez ce qui se passe!
• Maintenez l’extrémité de l’arbre dans vos doigts et observez comme le couple mécanique varie.
• Observez comme le champ magnétique de l’inducteur se propage grâce au pièces de
fer doux.