Les moteurs à courant continu à balais existent depuis la fin des années 1800 et sont principalement utilisés pour les grues, la propulsion électrique et les laminoirs à acier. Mais ils ont récemment été supplantés par leurs homologues sans balais. Tout expert devrait comprendre la différence entre les moteurs à balais et les moteurs sans balais.
Comme leur nom l’indique, il s’agit bien sûr de balais, mais il y a plus qu’il n’y paraît. En fait, les deux sont essentiellement les mêmes en ce qui concerne leur fonctionnement. Bien que le principe de leur fonctionnement interne soit assez similaire, ils diffèrent principalement dans la manière dont le courant électrique est acheminé vers les électro-aimants, en maintenant la répulsion/attraction électromotrice, ce qui permet au rotor de continuer à tourner.
Bien que ce soient les balais qui fassent tout le travail, de nombreuses personnes ne comprennent pas ce que signifient exactement les balais. Jetons un coup d’œil sur les deux et comprenons la différence entre les deux.
Qu’est-ce qu’un moteur à courant continu à balais ?
Les moteurs à courant continu à balais sont l’un des types de moteurs à courant continu les plus simples utilisés depuis la fin des années 1800. Ils se composent généralement d’une paire d’aimants permanents (le « stator ») et d’une bobine de moteur (le « rotor ») reliée à un collecteur.
Les aimants permanents sont toujours montés sur le stator et les conducteurs de courant sont toujours situés sur la partie tournante. Ils sont pratiquement alimentés par une source de courant continu et le courant est transféré aux bobines par des balais métalliques qui tournent avec le rotor. Bien qu’ils soient très efficaces, ils nécessitent un entretien périodique des balais.
Qu’est-ce qu’un moteur à courant continu sans balais ?
Les moteurs à courant continu sans balais n’utilisent pas de commutation pour réguler le flux de courant à l’intérieur des bobines. Ils sont alimentés par une source électrique continue via une alimentation à découpage intégrée, qui produit un signal électrique alternatif entraînant le moteur.
Contrairement aux moteurs à balais, les aimants permanents sont toujours fixés au rotor et les conducteurs de courant sont situés sur le stator. Ce qui est fait mécaniquement avec les balais dans les moteurs à balais est pratiquement fait par l’électronique du contrôleur CC sans balais.
Différence entre les moteurs à balais et les moteurs sans balais
Principes de base des moteurs à balais et des moteurs sans balais
Les moteurs à courant continu à balais et sans balais sont essentiellement les mêmes lorsqu’il s’agit du principe de fonctionnement.
La différence réside principalement dans le rendement et par rendement, on entend la puissance totale utilisée par le moteur qui est transformée en force de rotation et qui est perdue en chaleur.
Un moteur à courant continu à balais est l’un des types de moteur les plus simples qui fonctionne avec une source de courant continu. Les balais à l’intérieur du moteur fournissent du courant aux enroulements en créant des champs magnétiques qui maintiennent le rotor en rotation.
Les moteurs sans balais, également connus sous le nom de moteurs synchrones, n’ont pas de balais et se déplacent électroniquement. Au lieu d’utiliser des balais, le moteur utilise un circuit de commande.
Construction des moteurs avec et sans balais
La principale différence réside dans le nom. Les moteurs à courant continu sans balais n’utilisent aucun des collecteurs porteurs de courant pour fournir du courant, alors qu’un moteur à courant continu avec balais utilise des balais pour charger le collecteur qui, en fait, fournit du courant au moteur.
Un moteur à courant continu brossé typique se compose d’un rotor (induit), de balais, d’un collecteur, d’un aimant déposé et d’un axe. Un moteur à courant continu sans balais comporte un stator et un rotor où sont montés les aimants permanents. Le stator est enroulé avec une séquence de bobines.
Dans les moteurs à balais, les bobines se trouvent sur le rotor, alors qu’elles se trouvent sur le stator dans les moteurs sans balais.
Fonctionnement des moteurs à balais et des moteurs sans balais
Les moteurs à balais utilisent la commutation mécanique des enroulements par l’intermédiaire de balais au lieu d’utiliser un contrôleur pour commuter le courant dans les enroulements. Les balais chargent le collecteur en inversant la polarité de l’aimant fixe, ce qui fait tourner l’induit. Lorsque ces enroulements sont alimentés, ils produisent un champ magnétique dont l’attraction et la répulsion font tourner le rotor. Pendant que le rotor tourne, les enroulements sont constamment alimentés dans un ordre différent afin de maintenir la rotation du rotor dans le limes du stator.
Les moteurs à courant continu sans balais, au contraire, utilisent un aimant permanent comme rotor externe. Contrairement aux moteurs à balais, ils utilisent la commutation électrique pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique.
Applications des moteurs avec ou sans balais
Les deux types de moteurs peuvent être utilisés dans un large éventail d’applications. Les moteurs à courant continu avec balais sont toutefois principalement utilisés dans les appareils électroménagers et les automobiles. Les moteurs à balais sont toujours utilisés à des fins industrielles pour des entraînements électriques à vitesse fixe ou variable, de faible ou de forte puissance.
Ils sont encore utilisés pour les machines à papier, les grues, la propulsion électrique, les machines à coudre, les outils électriques et les laminoirs à acier. Les moteurs sans balais, grâce à leur fiabilité et à leur longévité, se sont développés dans de nombreuses applications. Ils sont principalement utilisés dans les applications d’actionnement, d’asservissement, de positionnement et de vitesse variable, principalement pour les processus industriels ou de fabrication.
En outre, ils sont utilisés dans certains outils électriques et dans les véhicules électriques de la prochaine génération, et même dans la cartographie sous-marine pour les applications marines.
Résumé des moteurs avec ou sans balais
Bien que les moteurs à courant continu avec et sans balais soient essentiellement les mêmes, la différence est assez subtile en termes de fonctionnement.
Comme leur nom l’indique, les moteurs à balais utilisent des balais métalliques pour fournir du courant aux enroulements du moteur, alors que les moteurs sans balais n’ont pas de balais ; ils utilisent plutôt un circuit de commande. Mais cela ne les rend pas moins efficaces que leurs homologues à balais.
En fait, les moteurs sans balais convertissent plus efficacement l’énergie électrique en énergie mécanique et ne nécessitent pas d’entretien régulier en raison de l’absence de balais ; en outre, ils fonctionnent efficacement à toutes les vitesses et sont moins bruyants.
En outre, les composants sont plus efficaces car il n’y a pas de perte de puissance significative entre les balais, ce qui permet une meilleure dissipation de la chaleur.