Moteur à balais CC
Qu'est-ce qu'un moteur à courant continu à balais ?
Un moteur à courant continu à balais est un moteur électrique à commutation interne conçu pour fonctionner à partir d'une source d'alimentation en courant continu et utilisant un balai électrique pour le contact. Un moteur à courant continu à balais possède des aimants permanents à l’intérieur de son corps extérieur avec une armature rotative à l’intérieur. Les aimants permanents sont fixes et sont appelés « stator ». L'induit rotatif contient un électro-aimant et est appelé « rotor ». Dans un moteur à courant continu à balais, le rotor tourne à 180 degrés lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'armature. Afin de dépasser les 180 degrés initiaux, les pôles de l’électro-aimant doivent s’inverser. Les balais de charbon entrent en contact avec le stator pendant que le rotor tourne, inversant le champ magnétique et permettant au rotor de tourner à 360 degrés. La vitesse des moteurs à balais CC peut varier en modifiant la tension de fonctionnement ou la force du champ magnétique. En fonction des connexions du terrain à l'alimentation électrique, les caractéristiques de vitesse et de couple d'un moteur CC à balais peuvent être modifiées pour fournir une vitesse constante ou une vitesse inversement proportionnelle à la charge mécanique. Les moteurs à courant continu à balais continuent d'être utilisés pour la propulsion électrique, les grues, les machines à papier et les laminoirs d'acier.
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Sunroad Motor est spécialisé dans le développement et la production de moteurs à courant continu depuis plus de trois décennies. En tant que fabricant professionnel de moteurs à courant continu, il s'agit également d'un centre technologique d'ingénierie de micro-moteurs faisant autorité et certifié par les institutions compétentes.
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Avantages du moteur à balais CC
Le moteur à balais CC présente de nombreux avantages par rapport au courant alternatif, ce qui le rend idéal pour diverses applications telles que les centres de données, les installations de télécommunication, notamment les sites cellulaires, les hôpitaux, les aéroports, les gares ferroviaires et les installations industrielles. Le moteur à courant continu à balais devient de plus en plus populaire en raison de l'essor des sources d'énergie renouvelables, des véhicules électriques et des appareils de télécommunication. Voici quelques avantages du moteur à courant continu à balais :
Fiabilité:L'utilisation de moteurs à courant continu à balais dans les systèmes de télécommunications contribue à réduire les risques de panne de courant et augmente la fiabilité du réseau.
Efficacité:Le moteur à balais CC est plus efficace que le courant alternatif car il ne gaspille pas d’énergie sous forme de chaleur. Cela le rend idéal pour les applications-haute puissance telles que les centres de données, les véhicules électriques ou les machines lourdes.
Stabilité:Le moteur CC à balais fournit des tensions stables et prévisibles, ce qui est crucial pour les équipements sensibles tels que les microprocesseurs et les entraînements de machines.
Évolutivité :Le moteur à balais CC peut être facilement augmenté ou réduit pour répondre aux besoins spécifiques d'une application particulière. Cela le rend adapté aux projets à grande-et à petite échelle-.
Stockage d'énergie :Le moteur CC à balais peut être stocké pour une utilisation future sous sa forme actuelle directement dans des batteries de secours sans aucun type de conversion, ce qui en fait une source d'énergie idéale pour les applications critiques qui nécessitent une alimentation ininterrompue comme les sites cellulaires et les centres de données, ainsi que les systèmes hors réseau-comme les panneaux solaires et les éoliennes. Le moteur à courant continu à balais devient également de plus en plus populaire dans les véhicules électriques car il permet des temps de charge plus rapides, une plus grande efficacité et une durée de vie plus longue de la batterie.
Quels sont les principes fondamentaux du moteur à courant continu à balais ?
Le moteur à courant continu à balais le fait grâce à l'interaction entre des aimants, dont l'un est généralement créé en faisant passer un courant à travers un fil lié autour d'un noyau de ferrite. Le courant circulant dans le fil génère le deuxième champ magnétique. Celui-ci interagit avec le champ magnétique primaire pour créer une force opposée qui déplace une partie du moteur à courant continu à balais, le faisant généralement tourner autour d'un axe.
Les moteurs à balais CC se composent de quatre composants clés ; l'aimant fixe (appelé stator), le rotor, le collecteur et les balais. Le rotor est constitué d'un ou plusieurs enroulements de fil enroulés autour d'un noyau en métal ferreux, généralement du fer, et connectés à l'alimentation électrique à l'aide d'une « brosse » métallique. Lorsque nous envoyons du courant dans les enroulements du rotor, le champ généré interagit avec le champ du stator et crée la force qui fait tourner le rotor. Le stator peut être un aimant permanent ou un électro-aimant, selon les exigences d'une application particulière.
C'est très bien, mais si nous utilisions simplement des fils ordinaires pour connecter les enroulements du rotor à l'alimentation électrique, une fois que le rotor a tourné suffisamment, sa force magnétique inverserait effectivement la direction - de sorte que le rotor se déplacerait simplement d'avant en arrière, au lieu de tourner dans une direction.
Pour résoudre ce problème, nous utilisons le collecteur, qui est un manchon conducteur en cuivre autour de l'axe du rotor, divisé physiquement et électriquement en segments. Lorsque le collecteur tourne, il connecte et déconnecte ces segments via les balais, appliquant ainsi de l'énergie à différentes paires de segments. Cela provoque l'inversion de la polarité du champ magnétique à chaque fois que le moteur à balais CC tourne à 180°, ce qui entraîne une rotation douce et continue.
Applications du moteur à balais CC
Les applications des différents types de moteurs à courant continu à balais sont répertoriées ci-dessous :
En raison de la vitesse assez constante et du couple de démarrage moyen des moteurs CC à balais shunt, ils sont utilisés dans les applications suivantes :
• Pompes centrifuges et alternatives
• Tours
• Souffleurs et ventilateurs
• Perceuses
• Fraiseuses
• Machines-outils
En raison du couple de démarrage élevé et de la vitesse variable des moteurs à courant continu à balais de la série, ils sont utilisés dans les applications suivantes :
• Convoyeurs
• Palans, ascenseurs
• Grues
• Locomotives électriques
En raison du couple de démarrage élevé des moteurs à courant continu à balais composés cumulatifs, ils sont utilisés dans les applications suivantes :
• Cisailles
• Raboteuses lourdes
• Laminoirs
• Ascenseurs
Types de moteurs à courant continu à balais
Il existe 3 principaux types de moteurs à courant continu à balais disponibles : série, shunt et composé. Ces termes se rapportent au type de connexion des enroulements de champ par rapport au circuit d'induit.
1. Moteurs série DC
Un moteur série DC aura ses enroulements de champ connectés en série avec l'induit. L'enroulement en série comportera relativement peu de tours de fil plus gros ou de bande de cuivre capables de supporter le courant à pleine charge du moteur. Au démarrage, comme les enroulements ont une faible résistance, un courant important peut être consommé, produisant un couple de démarrage élevé.
Ceci constitue un avantage pour les charges de démarrage élevées telles que la traction, les grues et autres applications lourdes. La vitesse d'un moteur en série dépend de la charge, donc lorsque le courant à pleine charge circulant dans le circuit diminue, la vitesse augmente.
Dans certains cas, la vitesse des moteurs à balais CC pourrait potentiellement augmenter jusqu'à un niveau supérieur au maximum recommandé. Pour cette raison, un moteur en série ne doit pas être relié à sa charge par une courroie.
2. Moteurs shunt à courant continu
Dans un moteur DC Shunt, l'enroulement de champ est connecté en parallèle (shunt) avec l'induit. L'enroulement shunt est enroulé à partir de plusieurs tours de petit fil de cuivre et comme il est connecté à travers l'alimentation de champ CC, son courant de champ sera constant.
Le moteur à balais CC fonctionnera jusqu'à la vitesse nominale et celle-ci ne sera pas grandement affectée par un changement de charge. Le couple de démarrage sera inférieur à celui d'un moteur de série de taille similaire, mais si cela n'est pas nécessaire, un moteur shunt à vitesse constante peut être préférable pour l'application.
Les moteurs shunt à courant continu peuvent être utilisés pour de nombreuses applications telles que les plastiques ou l'extrusion de fils.
3. Moteurs composés à courant continu
Avec un moteur composé à courant continu, la majorité du champ est enroulée pour un champ shunt mais avec quelques tours d'enroulement en série sur le dessus. Le shunt est connecté aux bornes de l'alimentation de terrain et les spires en série sont connectées en série avec l'armature. Cela donne un moteur avec une combinaison des caractéristiques shunt et série.
Le couple de démarrage sera supérieur à celui d'un moteur shunt mais pas aussi élevé qu'un moteur en série. La vitesse changera avec la charge et la quantité dépendra du % d'espace de champ alloué à l'enroulement série. Le champ série peut être agencé pour augmenter ou diminuer la vitesse avec la charge. Les applications de ces moteurs CC à balais varient mais concernent souvent des applications plus importantes telles que les générateurs de freins de déroulement, les convoyeurs, les mélangeurs, etc.
Une forme de moteur composé à courant continu peut également être utilisée lorsque l'alimentation provient de batteries avec une large gamme de volts. Dans ce cas, le champ et l'armature ont la même tension appliquée et en utilisant l'enroulement composé, cela aide à maintenir la vitesse dans une plage acceptable.
Circuits d'entraînement pour moteurs à courant continu à balais
Un moteur à balais CC ne nécessite pas de contrôleur externe, car le changement de polarité du champ magnétique est mis en œuvre par les balais qui créent et interrompent le chemin électrique à travers les enroulements, obtenant ainsi une rotation continue dans une direction.
Pour certaines applications, c'est suffisant. Mais si nous voulons pouvoir modifier la vitesse du moteur à courant continu à balais ou inverser le sens de rotation, nous avons besoin d'un circuit d'entraînement. Cela peut être aussi simple que d'inverser simplement le sens du flux de courant pour faire tourner le moteur CC à balais dans l'autre sens.
Pour changer la vitesse, nous pourrions modifier la tension à l’aide d’un diviseur de potentiel – la vitesse étant proportionnelle à la tension. Cependant, réduire la tension de cette manière est inefficace, car un diviseur de tension ne réduit pas le courant total circulant. Pour surmonter ce problème, la modulation de largeur d'impulsion (PWM) est souvent utilisée, ce qui implique de couper et de rallumer rapidement le courant pour réduire la tension « moyenne » aux bornes du moteur CC à balais.
Construction d'un moteur à courant continu à balais ?
Il se compose généralement d'une paire d'aimants permanents appelés stator et d'une bobine de moteur à courant continu à balais appelée rotor connecté à un collecteur. Dans ce moteur à courant continu à balais, l'enroulement d'induit est sur le rotor et les aimants permanents sont toujours sur le stator. Les conducteurs porteurs de courant-se localisent toujours sur la partie tournante. en pratique, ces conducteurs sont alimentés à partir d’une source d’alimentation en courant continu. Il utilise des brosses métalliques (qui tournent avec le rotor) pour transférer le courant vers la bobine. Bien que ces moteurs à courant continu à balais soient assez efficaces, ils nécessitent un entretien périodique des balais.
Comment choisir un moteur à courant continu à balais ?
Diamètre du moteur :Le dimensionnement d'un moteur CC à balais pour une application spécifique commence par l'adaptation du diamètre du moteur à l'espace disponible. En général, les moteurs à courant continu à balais de plus grande taille fournissent plus de couple. Le diamètre du moteur à balais CC varie de 8 mm à 35 mm.
Longueur:Différentes longueurs sont disponibles, allant de 16,6 mm à 67,2 mm, pour répondre au mieux aux exigences du package d'application.
3. Type de déplacement
Type de déplacement :Les moteurs CC à balais sont bien adaptés aux applications à faible densité de courant, offrant un faible frottement et un rendement élevé, tandis que les applications à courant continu ou de pointe élevé nécessiteront des balais en graphite-cuivre.
Type de roulement :Plusieurs combinaisons de roulements ont été conçues, depuis la simple construction de roulements à manchon jusqu'aux systèmes de roulements à billes préchargés pour les applications à charges axiales ou radiales élevées.
Type d'aimant et de commutation :Adaptez votre sélection de moteurs CC à balais aux besoins de puissance et de courant de votre application. Les aimants fournissent un couple de sortie plus élevé que celui d'Alnico, à un coût plus élevé. Le système de commutation (type et taille des commutateurs) est également reflété dans ce codage.
Enroulement:Diverses options de bobinage sont proposées pour répondre au mieux aux exigences de l'application : la tension, la résistance et la constante de couple sont les paramètres de base pour la sélection.
Code d'exécution :Utilisé pour spécifier la norme et les personnalisations.
Notre usine
Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. a été créée en 1986 et est profondément impliquée dans les moteurs à courant continu depuis plus de 30 ans. Il s'agit d'un fabricant professionnel de moteurs à courant continu et d'un centre technologique d'ingénierie de micromoteurs certifié et faisant autorité. Afin de répondre aux besoins des clients et du marché, l'entreprise a investi 20 millions de yuans en 2000 pour établir une usine moderne à Ningbo, d'une superficie de 22 000 mètres carrés. Nous avons mis en place une équipe de production, de recherche et développement et de gestion de 160 personnes. Notre équipe de recherche et développement mature et nos équipements professionnels de test et de recherche et développement nous permettent de concevoir et de développer de manière indépendante des produits en fonction des besoins des clients. L'équipement d'automatisation professionnel améliore considérablement notre capacité de production pour répondre aux besoins de commande des clients nationaux et étrangers.
Guide FAQ ultime sur le moteur à courant continu
Q : Quels sont les critères de sélection d’un moteur à courant continu à balais ?
Q : Comment contrôlez-vous la vitesse d’un moteur à courant continu à balais ?
Q : Quelle est la différence entre un moteur à courant continu à balais et un moteur à courant continu ?
Q : Comment puis-je savoir quel moteur CC à balais utiliser ?
Q : Quelle est la durée de vie d’un moteur à courant continu à balais ?
Les moteurs à courant continu à balais atteignent en moyenne une durée de vie de 1 000 à 3 000 heures, tandis que les moteurs sans balais devraient pouvoir atteindre 20 000 heures à condition qu'ils soient utilisés conformément à leurs spécifications. La vitesse de sortie est également un facteur clé lors du choix d’un moteur avec ou sans balais.
Q : Quels sont les principes fondamentaux du moteur à courant continu à balais ?
Q : Comment choisir un moteur à courant continu à balais ?
• Diamètre du moteur.
• Longueur.
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• Type de roulement.
• Type d'aimant et de commutation.
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• Code d'exécution.
Q : Que se passe-t-il si vous faites fonctionner un moteur CC à balais à une tension inférieure ?
Q : Pourquoi les moteurs CC à balais sont-ils meilleurs ?
Q : Les moteurs à courant continu à balais durent-ils plus longtemps que les moteurs à courant alternatif ?
• Les moteurs à courant continu à balais nécessitent généralement beaucoup plus d'entretien et ont une durée de vie plus courte que les moteurs à courant alternatif. En effet, les balais qui appuient contre le collecteur en rotation subissent une usure, nécessitant un entretien et un remplacement réguliers.
• Les moteurs à courant continu à balais et les moteurs à induction à courant alternatif, en revanche, n'ont pas de pièces qui frottent les unes contre les autres, ce qui signifie qu'ils sont plus silencieux et nécessitent moins d'entretien.
Q : Un moteur à courant continu à balais peut-il être utilisé comme générateur ?
Q : Pouvez-vous contrôler le régime d’un moteur à courant continu à balais ?
Q : Les moteurs à courant continu à balais nécessitent-ils plus d'entretien que les moteurs à courant alternatif ?
Q : Que signifient AC et DC ?
Q : Construction d’un moteur à balais CC ?
Q : Les moteurs à courant continu peuvent-ils être triphasés ?
Q : Où les moteurs à courant continu à balais sont-ils utilisés ?
Q : Quelle est l’efficacité d’un moteur à courant continu à balais ?
Q : Comment calculez-vous la puissance d’un moteur à courant continu à balais ?
Q : Qu’est-ce qu’un moteur à balais CC ?
Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. est l’un des fabricants et fournisseurs de moteurs à balais à courant continu les plus professionnels en Chine, offrant un service personnalisé de haute qualité à un prix raisonnable. Nous vous invitons chaleureusement à acheter un moteur à courant continu à balais à vendre ici et à obtenir un devis de notre usine.
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