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LES MOTEURS DC
Table des matières:
I.
LES MOTEURS DC: ............................................................................................................................ 3
1)
Définition: ......................................................................................................................................... 3
2)
Structure et fonctionnement du moteur DC: ..................................................................................... 3
3)
LES TYPES DES MOTEURS DC: .................................................................................................. 5
a)
Moteur à Courant Continu Conventionnel (Série). ....................................................................... 5
b)
Moteur Shunt (Parallèle). .............................................................................................................. 5
c)
Moteur Compound. ....................................................................................................................... 6
d)
Moteur à Aimant Permanent: ........................................................................................................ 7
e)
Moteur Brushless (sans balais). .................................................................................................... 7
f)
Moteur à Courant Continu Série-Parallèle. ................................................................................... 8
Comment contrôler un moteur à courant continu: ................................................................................ 9
II.
1)
Schéma électrique: ............................................................................................................................ 9
.................................................................................................................................................................. 9
.................................................................................................................................................................. 9
2)
Code: ............................................................................................................................................... 10
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I.
LES MOTEURS DC:
1) Définition:
Le moteur DC, appelé aussi moteur à courant continu, fait partie de la
classe des moteurs électriques et sert essentiellement à transformer de l’énergie
électrique en énergie mécanique. La plupart des formes de moteurs DC reposent,
dans ce contexte, sur les forces magnétiques et disposent de mécanismes internes
de types électronique ou électromécanique. Les moteurs à courant continu
conventionnels se caractérisent d’abord par le collecteur qui change périodiquement
le sens du flux électrique à l’intérieur du moteur.
Figure 1:Moteurs DC.
2) Structure et fonctionnement du moteur DC:
Le moteur à courant continu classique est caractérisé par une
conception épurée, composée principalement du stator et du rotor. Le stator,
immobile, est généralement constitué d'un électroaimant ou, pour les petites
machines, d'un aimant permanent. À l'intérieur du stator se trouve le rotor,
également appelé induit, qui est un composant rotatif généralement fabriqué à partir
d'un électroaimant dans les moteurs DC conventionnels. Les moteurs à courant
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continu avec cette configuration stator-rotor sont désignés comme "induits
intérieurs", tandis qu'une structure inversée est qualifiée d'"induit extérieur".
Les bobines du rotor sont connectées via un collecteur, qui agit comme
un inverseur de polarité et abrite les balais, des brosses conductrices souvent en
graphite ou d'autres matériaux enrichis de métal, en fonction de l'application du
moteur. Les balais jouent un rôle crucial en permettant une rotation continue du
rotor. Lorsque le courant circule à travers la bobine du rotor, créant un
électroaimant, des forces magnétiques sont générées grâce aux propriétés du
stator. Les pôles magnétiques de même polarité se repoussent, tandis que les pôles
opposés s'attirent, induisant ainsi la rotation du rotor. Pour maintenir une rotation
continue, une inversion périodique du sens du courant est nécessaire, effectuée à
intervalles réguliers par le collecteur à l'aide des balais.
Figure 2:Les composants d'un moteur DC.
La construction des moteurs à courant continu à balais varie également
en fonction du type de commutation de l'induit et du bobinage du stator. Dans le
moteur en série, la bobine d'excitation et la bobine du rotor sont montées en série,
créant la base de l'alimentation en courant alternatif. Le moteur shunt, où les deux
bobines sont couplées en parallèle, représente un équivalent. Enfin, le moteur
compound combine les caractéristiques du moteur en série et du moteur shunt,
offrant différents modes de fonctionnement et tirant profit des avantages de chaque
type de moteur
.
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3) LES TYPES DES MOTEURS DC:
Il existe plusieurs types de moteurs à courant continu (DC), chacun
présentant des caractéristiques spécifiques adaptées à des applications
particulières. Voici quelques-uns des types de moteurs à courant continu les plus
courants:
a) Moteur à Courant Continu Conventionnel (Série).
Un moteur à courant continu conventionnel en série est un type de
moteur électrique où la bobine d'excitation (ou bobine de champ) et la bobine du
rotor (ou induit) sont connectées en série, c'est-à-dire qu'elles sont montées l'une
après l'autre dans le circuit électrique. Ce type de configuration donne au moteur
ses caractéristiques distinctives.
Par exemple :
Figure 3:Moteur utilisé dans les locomotives électriques.
b) Moteur Shunt (Parallèle).
Un moteur à courant continu de type shunt, également appelé moteur
shunt, est un type de moteur électrique dans lequel la bobine d'excitation (ou bobine
de champ) et la bobine du rotor (ou induit) sont connectées en parallèle dans le
circuit électrique. Cette configuration particulière confère au moteur shunt des
caractéristiques distinctives.
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Par exemple:
Figure 4: Moteur utilisé dans les ventilateurs électriques.
c) Moteur Compound.
Un moteur compound est un type de moteur électrique à courant
continu qui combine des caractéristiques des moteurs à courant continu en série et
des moteurs shunt (en parallèle). Cette combinaison vise à tirer parti des avantages
spécifiques de chaque configuration pour répondre à des exigences variées
d'applications.
Par exemple:
Figure 5:Moteur compound utilisé dans les treuils électriques.
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d) Moteur à Aimant Permanent:
Un moteur à aimant permanent est un type de moteur électrique à
courant continu (DC) qui utilise des aimants permanents pour générer le champ
magnétique nécessaire à la rotation du rotor. Contrairement aux moteurs
traditionnels où le champ magnétique est créé à l'aide d'une bobine d'excitation, les
moteurs à aimant permanent utilisent des aimants permanents intégrés au rotor.
Par exemple:
Figure 6:Moteur utilisé dans les jouets électriques.
e) Moteur Brushless (sans balais).
Un moteur brushless, également connu sous le nom de moteur sans
balais, est un type de moteur électrique qui diffère des moteurs à courant continu
conventionnels en éliminant les balais et le
collecteur. Cette conception particulière présente
plusieurs avantages en termes de durée de vie,
d'efficacité et de maintenance par rapport aux
moteurs à balais.
Par exemple:
Figure 7:Moteur brushless utilisé dans les drones.
7
f) Moteur à Courant Continu Série-Parallèle.
Un moteur à courant continu série-parallèle est un type de moteur
électrique qui combine les caractéristiques des moteurs à courant continu en série
et des moteurs shunt (parallèle).
Par exemple:
Figure 8:Moteur utilisé dans les perceuses électriques.
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Comment contrôler un moteur à courant continu:
II.
1) Schéma électrique:
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1
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Figure 9:Schéma de contrôleur de moteur DC avec Arduino.
1 : Mouteur DC.
2 : Circuit L298N.
3 : Arduino UNO.
4 : Alimentation 9V.
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2) Code:
/*
* Ce programme a pour but de contrôler un moteur à courant en continu
avec le
contrôleur L298.
* La pin 2 est reliée à IN1 sur le carte du L298.
* La pin 3 est reliée à IN2.
* Le moteur est branché sur le bornier dédié à cet effet.
* On alimente la carte avec une tension comprise entre 6V et 35V.
(Très important,
sinon la moteur ne tournera pas ou alors on grille la carte)
*
* Code écrit par Kilian Sanfins
*/
# define IN_1 2 // On assigne le nom des pins en fonction
# define IN_2 3 // de la direction du moteur
void setup () {
pinMode (IN_1, OUTPUT ); // On initialise les pins comme des
pinMode (IN_2, OUTPUT ); // sorties
ArreterMoteur(); // On s'assure que le moteur est arrêté au démarrage
du programme
}
void loop () {
// Fais tourner le moteur dans un sens à vitesse maximum
TournerMoteur( 225 , 0 );
delay ( 1000 ); // On attend 1 sec
// On arrête le moteur
ArreterMoteur();
delay ( 1000 );
// Puis dans l'autre sens à la moitié de la vitesse
TournerMoteur( 125 , 1 );
delay ( 1000 );
}
/*
Si sens = 1 alors le moteur tourne dans le sens horaire.
Si sens = 0 alors le moteur tourne dans le sens anti-horaire. (Si ce
n'est pas le
cas, inverser le branchement du moteur)
La variable vitesse définie la tension appliquée au moteur (et donc sa
vitesse de
rotation)
vitesse est comprise entre 0 et 255
*/
void TournerMoteur( int vitesse, bool sens) {
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// On s'assure que la valeur ne dépasse pas les limites de commandes
if (vitesse > 255 ) {
vitesse = 255 ;
}
else if (vitesse < 0 ) {
vitesse = 0 ;
}
// En fonction du sens souhaité, on active un bras ou l'autre du pont
en H,
résultant dans un sens de rotation du moteur différent.
if (sens == 1 ) {
digitalWrite (IN_2, LOW );
analogWrite (IN_1, vitesse);
}
else {
digitalWrite (IN_1, LOW );
analogWrite (IN_2, vitesse);
}
}
/*
Permet d'arrêter la rotation du moteur
*/
void ArreterMoteur() {
// On coupe tous les bras du pont en H
digitalWrite (IN_1, LOW );
digitalWrite (IN_2, LOW );
}
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