Connaissances liées au générateur

1. Qu'est-ce qu'un moteur ?

Réponse : Le moteur est le composant qui convertit l'énergie électrique de la batterie en énergie mécanique.

2. Qu'est-ce que l'enroulement ?

Réponse : L’enroulement d’induit est l’élément central du moteur à courant continu ; il s’agit d’une bobine enroulée de fil de cuivre émaillé. Lorsque cet enroulement tourne dans le champ magnétique du moteur, il génère une force électromotrice.

3. Qu'est-ce qu'un champ magnétique ?

Réponse : Le champ de force autour d'un aimant permanent ou d'un courant électrique et l'espace ou la portée de la force magnétique qui peut être atteinte.

4. Qu'est-ce que l'intensité d'un champ magnétique ?

Réponse : L’intensité du champ magnétique d’un fil conducteur infiniment long parcouru par un courant de 1 ampère, à une distance de 0,5 mètre du fil, est définie comme 1 A/m (ampère par mètre, SI). Dans le système d’unités CGS (centimètre-gramme-seconde), en hommage à la contribution d’Örsted à l’électromagnétisme, l’intensité du champ magnétique d’un fil conducteur infiniment long parcouru par un courant de 1 ampère, à une distance de 0,2 cm du fil, est définie comme 10⁻¹⁰ Örsted, 10⁻¹⁰ Ö = 1/4 × 10³ × m. L’intensité du champ magnétique est généralement représentée par H.

5. Qu'est-ce que la loi d'Ampère ?

Réponse : Tenez le fil avec votre main droite, le pouce tendu aligné avec le sens du courant. La direction pointée par vos quatre doigts pliés correspond alors au sens des lignes de champ magnétique.

6. Qu'est-ce que le flux magnétique ?

Réponse : Le flux magnétique est également appelé flux magnétique : supposons qu’il existe un plan perpendiculaire à la direction du champ magnétique dans un champ magnétique uniforme, l’intensité d’induction magnétique du champ magnétique est B et l’aire du plan est S. Nous définissons le produit de l’intensité d’induction magnétique B et de l’aire S comme le flux magnétique traversant cette surface.

7. Qu'est-ce qu'un stator ?

Réponse : La partie d'un moteur sans balais qui ne tourne pas lorsqu'il fonctionne. L'arbre moteur d'un moteur sans balais à moyeu est appelé stator ; ce type de moteur est alors qualifié de moteur à stator interne.

8. Qu'est-ce qu'un rotor ?

A : La partie rotative d'un moteur sans balais ou d'un moteur brushless en fonctionnement. L'enveloppe extérieure d'un moteur sans balais ou d'un moteur brushless à engrenages de type moyeu est appelée rotor, et ce type de moteur peut être qualifié de moteur à rotor externe.

9. Qu'est-ce qu'un balai de carbone ?

A : Le moteur à balais est monté sur la surface du collecteur. Lorsqu'il tourne, il transmet l'énergie électrique à la bobine par l'intermédiaire du collecteur. Le balai étant principalement composé de carbone, il est appelé balai de charbon et s'use facilement. Il convient donc de l'entretenir et de le remplacer régulièrement, et de nettoyer les dépôts de carbone.

10. Qu'est-ce qu'un porte-pinceaux ?

A : Une rainure de guidage mécanique à l'intérieur d'un moteur à balais qui maintient la position des balais de carbone.

11. Qu'est-ce qu'un commutateur ?

Réponse : À l’intérieur du moteur à balais, des bandes métalliques isolées les unes des autres entrent en contact avec les pôles positif et négatif des balais. Ce contact provoque l’alternance du sens du courant dans la bobine du moteur, assurant ainsi le déphasage de cette dernière.

12. Qu'est-ce qu'une séquence de phases ?

Réponse : L'ordre d'agencement des bobines du moteur sans balais.

13. Qu'est-ce qu'un aimant ?

Réponse : Ce terme est généralement utilisé pour désigner les matériaux magnétiques à champ magnétique intense. Les moteurs des véhicules électriques utilisent tous des aimants néodyme-fer-bore.

14. Qu'est-ce que la force électromotrice ?

Réponse : Elle est générée par la coupure des lignes de champ magnétique par le rotor du moteur. Son sens est opposé à celui de l’alimentation électrique externe ; on l’appelle donc force contre-électromotrice.

15. Qu'est-ce qu'un moteur à balais ?

A : Lorsque le moteur fonctionne, la bobine et le collecteur tournent, tandis que l'aimant et les balais en carbone restent immobiles. L'alternance du sens du courant dans la bobine est obtenue grâce à la rotation du collecteur et des balais avec le moteur. Dans le secteur des véhicules électriques, on distingue deux catégories de moteurs à balais : les moteurs à balais haute vitesse et les moteurs à balais basse vitesse. Il existe de nombreuses différences entre les moteurs à balais et les moteurs sans balais. Comme leur nom l'indique, les moteurs à balais possèdent des balais en carbone, contrairement aux moteurs sans balais.

16. Qu'est-ce qu'un moteur sans balais ?

Le contrôleur fournit un courant continu à sens variable afin d'inverser le sens du courant dans la bobine du moteur. Ce moteur sans balais ne comporte ni balais ni collecteur entre le rotor et le stator.

17. Comment le moteur réalise-t-il la commutation de phase ?

A : Lorsqu'un moteur à balais ou sans balais tourne, le sens du courant traversant la bobine interne doit être inversé alternativement pour assurer une rotation continue. La commutation d'un moteur à balais est assurée par le collecteur et les balais, tandis que celle d'un moteur sans balais est assurée par le contrôleur.

18. Quelle est la phase manquante ?

A : Une phase du circuit triphasé du moteur sans balais ou de son contrôleur est inopérante. Cette perte de phase se divise en perte de phase principale et perte par effet Hall. Le moteur vibre et ne fonctionne pas, ou bien il tourne faiblement et émet un bruit important. Le contrôleur risque de griller s'il fonctionne en cas de perte de phase.

19. Quels sont les types de moteurs courants ?

Réponse : Les moteurs courants comprennent : le moteur à moyeu à engrenages avec balais, le moteur à moyeu sans engrenages avec balais, le moteur à moyeu à engrenages sans balais, le moteur à moyeu sans engrenages sans balais, le moteur à montage latéral, etc.

20. Comment distinguer les moteurs à grande vitesse et les moteurs à basse vitesse en fonction de leur type ?

Réponse : A. Les moteurs à moyeu à engrenages à balais et les moteurs à moyeu à engrenages sans balais sont des moteurs à grande vitesse ;

Les moteurs à moyeu sans balais et sans engrenages sont des moteurs à basse vitesse.

21. Quels sont les types de moteurs courants ?

Réponse : Les moteurs courants comprennent : le moteur à moyeu à engrenages avec balais, le moteur à moyeu sans engrenages avec balais, le moteur à moyeu à engrenages sans balais, le moteur à moyeu sans engrenages sans balais, le moteur à montage latéral, etc.

22. Comment distinguer les moteurs à grande vitesse et les moteurs à basse vitesse en fonction de leur type ?

Réponse : A. Les moteurs à moyeu à engrenages à balais et les moteurs à moyeu à engrenages sans balais sont des moteurs à grande vitesse ;

Les moteurs à moyeu sans balais et sans engrenages sont des moteurs à basse vitesse.

23. Comment définit-on la puissance d'un moteur ?

Réponse : La puissance d'un moteur désigne le rapport entre l'énergie mécanique produite par le moteur et l'énergie électrique fournie par la source d'alimentation.

24. Pourquoi devons-nous choisir la puissance du moteur ? Quelle est l’importance de choisir la puissance du moteur ?

Réponse : Le choix de la puissance nominale d'un moteur est une question complexe et cruciale. En charge, si la puissance nominale est trop élevée, le moteur fonctionnera souvent à faible charge, et sa capacité ne sera pas pleinement exploitée : on se retrouve alors avec un moteur trop puissant pour une charge trop faible. Parallèlement, son rendement et ses performances seront faibles, ce qui augmentera les coûts d'exploitation. À l'inverse, si la puissance nominale requise est trop faible, le moteur sera trop puissant pour une charge suffisante. Le courant moteur dépassera alors son intensité nominale, les pertes internes augmenteront et la baisse de rendement sera un moindre mal. Le plus important est l'impact sur la durée de vie du moteur. Même une légère surcharge réduira considérablement sa durée de vie ; une surcharge importante endommagera, voire brûlera, les matériaux isolants du moteur. Enfin, si la puissance nominale est insuffisante, le moteur risque de ne pas pouvoir entraîner la charge, de rester longtemps au démarrage, de surchauffer et de s'endommager. Par conséquent, la puissance nominale du moteur doit être choisie en stricte fonction du fonctionnement du véhicule électrique.

25. Pourquoi un moteur CC sans balais standard possède-t-il trois capteurs à effet Hall ?

A : En résumé, pour qu'un moteur CC sans balais tourne, il doit toujours exister un certain angle entre le champ magnétique de la bobine du stator et celui de l'aimant permanent du rotor. La rotation du rotor implique également une inversion de la direction de son champ magnétique. Afin de créer un angle entre ces deux champs magnétiques, la direction du champ magnétique de la bobine du stator doit être inversée à partir d'un certain seuil. Comment déterminer le moment opportun pour inverser la direction du champ magnétique du stator ? Cela dépend des trois capteurs à effet Hall. On peut considérer que ces trois capteurs indiquent au contrôleur quand modifier le sens du courant.

26. Quelle est la plage approximative de consommation d'énergie d'un moteur sans balais à effet Hall ?

Réponse : La consommation électrique d'un moteur sans balais à effet Hall se situe approximativement entre 6 mA et 20 mA.

27. À quelle température un moteur peut-il généralement fonctionner normalement ? Quelle est la température maximale qu’un moteur peut supporter ?

A : Si la température mesurée du carter du moteur dépasse la température ambiante de plus de 25 degrés, cela indique que l'élévation de température du moteur est anormale. Généralement, cette élévation doit être inférieure à 20 degrés. Le bobinage du moteur est généralement réalisé avec du fil émaillé. Lorsque la température de ce fil dépasse environ 150 degrés, la couche de peinture se détache, provoquant un court-circuit. À une température de bobinage supérieure à 150 degrés, celle du carter du moteur est d'environ 100 degrés. Par conséquent, si l'on se base sur la température du carter, la température maximale admissible par le moteur est de 100 degrés.

28. La température du moteur doit être inférieure à 20 degrés Celsius, c'est-à-dire que la température du carter moteur doit être inférieure à 20 degrés Celsius au-dessus de la température ambiante. Mais pourquoi le moteur chauffe-t-il de plus de 20 degrés Celsius ?

A : La cause directe de l'échauffement du moteur est un courant élevé. Généralement, cela peut être dû à un court-circuit ou un circuit ouvert dans la bobine, à une démagnétisation de l'acier magnétique ou à un faible rendement du moteur. Le plus souvent, cela est causé par un fonctionnement prolongé du moteur à courant élevé.

29. Qu'est-ce qui provoque l'échauffement du moteur ? Quel est le processus ?

A : Lorsqu'un moteur fonctionne en charge, des pertes de puissance internes se transforment en chaleur, ce qui augmente sa température et la fait dépasser la température ambiante. Cette différence de température est appelée élévation de température. Une fois la température élevée, le moteur dissipe de la chaleur dans l'environnement ; plus la température est élevée, plus la dissipation est rapide. Lorsque la quantité de chaleur produite par le moteur par unité de temps est égale à la quantité de chaleur dissipée, sa température cesse d'augmenter et se stabilise ; il atteint alors un état d'équilibre entre production et dissipation de chaleur.

30. Quelle est l'élévation de température admissible pour un moteur électrique ? Quelle partie du moteur est la plus affectée par cette élévation de température ? Comment est-elle définie ?

Réponse : Lorsque le moteur fonctionne en charge, plus la charge, c'est-à-dire la puissance de sortie, est importante (si l'on ne tient pas compte de la résistance mécanique) afin d'optimiser son fonctionnement. Cependant, plus la puissance de sortie est élevée, plus les pertes de puissance et la température augmentent. On sait que l'élément le plus sensible à la chaleur dans un moteur est son matériau isolant, comme le fil émaillé. La résistance thermique de ce matériau est limitée. Dans cette plage, ses propriétés physiques, chimiques, mécaniques et électriques sont très stables et sa durée de vie est généralement d'environ 20 ans. Au-delà de cette limite, sa durée de vie est considérablement réduite, et il peut même se détériorer. Cette limite de température est appelée température admissible du matériau isolant. La température admissible du matériau isolant correspond à la température admissible du moteur ; la durée de vie du matériau isolant est généralement égale à celle du moteur.

La température ambiante varie selon le moment et le lieu. Dans mon pays, la température ambiante standard pour la conception des moteurs est de 40 °C. Par conséquent, l'élévation de température admissible correspond à la température admissible du matériau isolant ou du moteur moins 40 °C.

La température admissible varie selon les matériaux isolants. En fonction de cette température, les matériaux isolants couramment utilisés pour les moteurs sont de type A, E, B, F et H.

31. Comment mesurer l'angle de phase d'un moteur sans balais ?

Réponse : Mettez l’alimentation du contrôleur sous tension afin qu’elle alimente le capteur à effet Hall. L’angle de phase du moteur sans balais pourra alors être déterminé. La méthode est la suivante : utilisez le multimètre réglé sur la plage de tension continue +20 V, connectez la sonde rouge à la ligne +5 V et mesurez les tensions haute et basse des trois bornes à l’aide de la sonde noire. Comparez ensuite ces valeurs avec le tableau de commutation des moteurs à 60° et 120°.

32. Pourquoi est-il impossible de connecter et de faire fonctionner normalement n'importe quel contrôleur et moteur à courant continu sans balais ? Pourquoi existe-t-il une inversion de phase dans un moteur à courant continu sans balais ?

Réponse : De manière générale, le fonctionnement d'un moteur CC sans balais est le suivant : le moteur tourne ; le sens du champ magnétique rotorique s'inverse ; lorsque l'angle entre le champ magnétique statorique et le champ magnétique rotorique atteint 60° (angle électrique) ; le signal du capteur à effet Hall change ; le sens du courant de phase s'inverse ; le champ magnétique statorique franchit un angle de 60° (angle électrique) ; lorsque l'angle entre le champ magnétique statorique et le champ magnétique rotorique atteint 120° (angle électrique) ; le moteur continue de tourner. Le capteur à effet Hall possède ainsi six états possibles. Lorsqu'un état spécifique du capteur Hall est détecté, le contrôleur reçoit un signal de sortie de phase spécifique. La séquence de phases inverse permet donc de réaliser cette opération, c'est-à-dire de faire en sorte que l'angle électrique du stator progresse toujours dans la même direction par paliers de 60° (angle électrique).

33. Que se passera-t-il si un contrôleur sans balais de 60 degrés est utilisé sur un moteur sans balais de 120 degrés ? Et vice versa ?

Réponse : Ils seront tous inversés et perdront leur phase et ne pourront pas tourner normalement ; mais le contrôleur utilisé par Jieneng est un contrôleur sans balais intelligent qui peut identifier automatiquement les moteurs à 60 degrés ou les moteurs à 120 degrés, il est donc compatible avec les deux types de moteurs, ce qui facilite la maintenance et le remplacement.

34. Comment le contrôleur CC sans balais et le moteur CC sans balais peuvent-ils obtenir la séquence de phases correcte ?

Réponse : La première étape consiste à vérifier que les fils d'alimentation et de terre du capteur à effet Hall sont bien connectés aux bornes correspondantes du contrôleur. Il existe 36 possibilités de connecter les trois capteurs à effet Hall du moteur et les trois fils du moteur au contrôleur. La méthode la plus simple, mais aussi la plus directe, consiste à tester chaque configuration une par une. La commutation peut être effectuée sans coupure de courant, mais elle doit être réalisée avec précaution et dans un ordre précis. Veillez à ne pas trop forcer à chaque fois. Si le moteur ne tourne pas correctement, la configuration est incorrecte. Une rotation excessive risque d'endommager le contrôleur. En cas de rotation inverse, si vous connaissez la séquence de phases du contrôleur, inversez les capteurs à effet Hall A et C, puis cliquez sur les phases A et B pour inverser la rotation inverse et rétablir la rotation normale. Enfin, vérifiez que la connexion est correcte et fonctionne correctement sous courant élevé.

35. Comment contrôler un moteur de 60 degrés avec un contrôleur sans balais de 120 degrés ?

Réponse : Il suffit d'ajouter une ligne de direction entre la ligne de signal Hall du moteur sans balais (phase b) et la ligne de signal d'échantillonnage du contrôleur.

36. Quelles sont les différences intuitives entre les moteurs à balais à grande vitesse et les moteurs à balais à basse vitesse ?

Réponse : A. Les moteurs à grande vitesse sont équipés d’embrayages à roue libre, ce qui leur permet de tourner facilement dans un sens mais difficilement dans l’autre ; les moteurs à basse vitesse peuvent tourner dans les deux sens avec la même facilité.

B. Un moteur à grande vitesse est plus bruyant lorsqu'il tourne, tandis qu'un moteur à basse vitesse est moins bruyant. Les personnes expérimentées peuvent facilement le constater à l'oreille.

37. Quel est l'état de fonctionnement nominal du moteur ?

Réponse : Lorsque le moteur fonctionne, si toutes ses grandeurs physiques sont identiques à sa valeur nominale, on parle de régime de fonctionnement nominal. Dans ce régime, le moteur fonctionne de manière fiable et offre des performances optimales.

38. Comment calcule-t-on le couple nominal d'un moteur ?

Réponse : Le couple nominal de sortie sur l’arbre de cliquet peut être exprimé par T₂ₙ. Sa valeur est égale à la puissance mécanique nominale de sortie divisée par la vitesse de transmission nominale, soit T₂ₙ = Pₙ, où Pₙ est exprimé en watts (W), Nₙ en tr/min et T₂ₙ en Nm. Si Pₙ est exprimé en kN, le coefficient 9,55 devient 9 550.

On peut donc conclure que, pour une puissance nominale de moteur égale, plus la vitesse du moteur est faible, plus son couple est élevé.

39. Comment définit-on le courant de démarrage d'un moteur ?

Réponse : En général, le courant de démarrage du moteur ne doit pas dépasser 2 à 5 fois son courant nominal. C’est également une raison importante pour laquelle une protection contre la limitation de courant est intégrée au contrôleur.

40. Pourquoi les moteurs vendus sur le marché atteignent-ils des vitesses de plus en plus élevées ? Quels en sont les effets ?

Réponse : Les fournisseurs peuvent réduire leurs coûts en augmentant la cadence de production. À faible vitesse de clic égale, une vitesse plus élevée signifie moins de spires de bobine, ce qui permet d’économiser des feuilles d’acier au silicium et de réduire la quantité d’acier magnétique. Les acheteurs considèrent qu’une vitesse plus élevée est préférable.

En fonctionnement à vitesse nominale, sa puissance reste inchangée, mais à basse vitesse, son rendement est nettement inférieur, ce qui signifie qu'il est impuissant au démarrage.

Son rendement est faible et il nécessite un courant important au démarrage. Ce courant reste élevé en fonctionnement, ce qui impose des contraintes élevées au contrôleur en matière de limitation de courant et nuit à la batterie.

41. Comment réparer le moteur s'il surchauffe anormalement ?

Réponse : La méthode d'entretien générale consiste à remplacer le moteur ou à effectuer la maintenance.

42. Lorsque le courant à vide du moteur dépasse les valeurs limites indiquées dans le tableau de référence, cela indique un défaut du moteur. Quelles en sont les causes ? Comment le réparer ?

A : Le frottement mécanique interne est important ; la bobine est en court-circuit ; l'aimant est démagnétisé ; le collecteur du moteur à courant continu est carbonisé. La méthode de maintenance consiste généralement à remplacer le moteur ou les balais de charbon, et à nettoyer les dépôts de carbone.

43. Quel est le courant maximal à vide sans défaut de divers moteurs ?

Type de moteur Tension nominale 24 V Tension nominale 36 V

Moteur latéral 2,2 A 1,8 A

Moteur à balais haute vitesse 1,7 A 1,0 A

Moteur à balais basse vitesse 1,0 A 0,6 A

Moteur sans balais haute vitesse 1,7 A 1,0 A

Moteur sans balais basse vitesse 1,0 A 0,6 A

44. Comment mesurer le courant de ralenti du moteur ?

Réponse : Réglez le multimètre sur 20 A et connectez les cordons de test rouge et noir à la borne d’entrée d’alimentation du contrôleur. Mettez le contrôleur sous tension et notez le courant maximal A1 mesuré par le multimètre lorsque le moteur est à l’arrêt. Actionnez la manivelle pour faire tourner le moteur à vide à grande vitesse pendant plus de 10 secondes. Une fois la vitesse du moteur stabilisée, observez et notez la valeur maximale A2 mesurée par le multimètre. Le courant à vide du moteur est égal à A2 - A1.

45. Comment identifier si un moteur est bon ou mauvais ? Quels sont les paramètres clés ?

Réponse : Il s’agit principalement de la valeur du courant à vide et du courant réel, comparée à la valeur nominale, ainsi que du rendement et du couple du moteur, et enfin du bruit, des vibrations et de la chaleur dégagée par celui-ci. La meilleure méthode consiste à utiliser un banc d’essai dynamique pour mesurer la courbe de rendement.

46. Comment choisir un moteur ? Sur quoi dois-je baser mon choix ?

A: Le facteur le plus important dans le choix d'un moteur est le choix de sa puissance nominale.

La sélection de la puissance nominale du moteur se divise généralement en trois étapes :

La première étape consiste à calculer la puissance de charge P

La deuxième étape consiste à présélectionner la puissance nominale du moteur et d'autres facteurs en fonction de la puissance de la charge.

La troisième étape consiste à vérifier le moteur présélectionné. Généralement, on vérifie d'abord l'échauffement, puis la capacité de surcharge et, si nécessaire, la capacité de démarrage. Si tous les tests sont concluants, le moteur présélectionné est retenu ; sinon, il faut recommencer à partir de la deuxième étape jusqu'à ce que le test soit concluant.

Il est important de noter que plus la puissance nominale du moteur est faible, plus il est économique tout en répondant aux exigences de charge.

Une fois la deuxième étape terminée, une correction de température doit être effectuée en fonction des variations de température ambiante. La puissance nominale est basée sur la température ambiante standard de 40 °C. Si la température ambiante est basse ou élevée tout au long de l'année, la puissance nominale du moteur doit être ajustée afin d'optimiser son utilisation future. Par exemple, si la température est basse toute l'année, la puissance nominale du moteur doit être supérieure à la valeur Pn standard. À l'inverse, si la température est élevée toute l'année, la puissance nominale doit être réduite.

En règle générale, une fois la température ambiante déterminée, le moteur doit être choisi en fonction des conditions sur site. Plus ces conditions permettent au moteur de se rapprocher de son état de fonctionnement nominal, mieux c'est.