Pourquoi les moteurs sans balais ne sont-ils pas «courts»?

Vous apprenez toujours à l'école que vous ne devez jamais court-circuiter les bornes d'une batterie car les fils surchauffent à cause du courant important.

Si vous regardez un moteur sans balais, vous verrez que ce ne sont que des bobines de fil. Alors pourquoi ces moteurs ne "court-circuitent" pas les fils d'alimentation? En quoi est-ce différent du court-circuitage des bornes d'une batterie? Comment le courant est-il régulé lorsque le moteur fonctionne?

Ces fils forment des bobines, ils sont donc longs . Chaque morceau de fil a une certaine résistance, et tous ces bouts de fil se terminent par une résistance suffisamment importante pour ne pas ressembler à un "court".

Ces fils court-circuités à travers une source de tension sont exactement d'où vient le courant de décrochage du moteur. C'est simplement la tension appliquée aux bobines divisée par leur résistance.

Lorsque le moteur tourne, un autre effet est présent. Le moteur agit en fait comme un générateur de sorte que le fait de tourner dans le sens direct entraîne la génération d'une tension aux bornes des bobines. Cette tension s'oppose à celle appliquée par la source d'alimentation externe. Le courant traversant le moteur est donc la tension de puissance moins cet EMF inverse produit par le moteur agissant comme générateur, et ce résultat divisé par la résistance de la bobine. Plus le moteur tourne rapidement, moins il y a de courant, car un EMF arrière plus élevé est soustrait de la tension de commande.

Cet effet EMF arrière limite également la vitesse de pointe du moteur. À une certaine vitesse, l'EMF arrière généré en interne annule la tension appliquée et il ne reste plus rien à entraîner le moteur. Bien sûr, il ne tournerait pas à cette vitesse car plus rien ne le conduit, mais il fonctionne à une vitesse légèrement inférieure si rien ne charge le moteur.

Un "court" est une connexion à faible résistance et faible inductance. Une bobine de moteur est une connexion à résistance modérée et à inductance élevée. L'inductance réduit la vitesse à laquelle le flux de courant augmente à partir de 0 (au moment initial de la connexion), et la résistance limite la quantité maximale de courant qui peut circuler. Donc, même si vous avez une bobine de moteur directement à travers une batterie, tant que la connexion n'est pas maintenue très longtemps, il n'y a aucune possibilité pour la quantité de courant qui la traverse de devenir hors de contrôle.

Vous mentionnez une machine sans balais. Celles-ci nécessitent une forme d'excitation AC (onduleur, contrôleur etc ...). Prenez une machine CC sans balai monophasée (même argument pour BLAC monophasé, ou polyphasé ...)

Si vous deviez prendre une batterie et la connecter directement aux phases de cette machine sans balais, quelques choses se produiraient

1. instantanément, le stator des machines apparaîtrait comme un circuit ouvert car il s'agit essentiellement d'une inductance du monde réel: R + L (pour une inductance de ligne de 100 uH, vous pourriez avoir 0,1 R)

2. Le courant s'accumulerait selon V = L di / dt

3. Une fois que le courant circule, il y aurait un flux d'entrefer généré par le rotor qui à son tour imposerait un couple au rotor et il tournerait (sauf s'il est déjà aligné) et verrouillerait essentiellement le rotor.

4. En fonction d'autres considérations, quelques autres points d'intérêt doivent être notés. La limite actuelle sera basée sur la résistance de la série équivalente de votre source, plus la résistance des enroulements. Maintenant, le stator agit comme un très bon dissipateur thermique, donc en tenant compte de cela.

   4a. Si le courant de court-circuit en régime permanent est une valeur que la machine peut tolérer, elle restera là, générant un couple sur son arbre

   4b. Si toutefois ce n'est pas le cas (plus que probable pour quoi que ce soit au-dessus d'une petite batterie ...), les enroulements du stator chaufferont et l'isolation se brisera, des tours court-circuités, des tours court-circuités propagés, des courts-circuits durs.

Si un onduleur + contrôleur était présent, selon la complexité, ils peuvent PWM le stator à un niveau de courant fixe pour contrôler le couple de décrochage dans les limites de la conception de la machine + onduleurs.

Autrement dit, selon la batterie, sa capacité de démarrage et la capacité de décrochage de la machine, vous ne la placeriez pas directement sur une machine sans balais pour exactement les mêmes raisons.

Maintenant, s'ils étaient connectés à une machine PMDC (brosses), le rotor commencerait à tourner et le courant serait limité en raison de la commutation et de la vitesse du rotor

Je pense qu'il essaie de comprendre pourquoi les bobines qui se touchent ne sont pas toutes courtes. Je crois que la réponse qu'il cherche est que le fil a un mince revêtement de résine avant d'être enroulé autour des stratifications du stator. C'est ce revêtement en résine qui maintient le courant circulant "en ligne" le long du fil. Lorsqu'un moteur sans balais est poussé au-delà de sa puissance nominale, il peut surchauffer et brûler de la résine. Lorsque cela se produit, les fils sont désormais libres de toucher et d'échanger des électrons, et le moteur est maintenant mort. Ce revêtement est transparent, donc à moins de regarder de près ou de le rayer, vous ne pouvez pas vraiment voir qu'il est là.