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Les moteurs à courant continu sont largement utilisés dans les machines-outils, les véhicules électriques, les instruments de précision et d'autres domaines grâce à leur excellente régulation de vitesse et à leur couple de démarrage élevé. La stabilité de la vitesse de rotation est un indicateur de performance essentiel. Une vitesse de rotation instable résulte d'un déséquilibre entre le couple de sortie du moteur et le couple de charge, ou d'une transmission anormale du signal dans le système de régulation de vitesse. Plus précisément, les causes peuvent provenir de trois éléments : la structure mécanique, le système électrique et le module de commande. Des solutions ciblées peuvent ensuite être mises en œuvre.
1. Structure mécanique anormale : obstacles physiques à la transmission du couple
L'usure ou un défaut d'assemblage des composants mécaniques nuit directement à la stabilité de la transmission de puissance du moteur. En premier lieu, la défaillance des roulements est une cause fréquente. Un manque d'huile dans les roulements, l'usure des billes ou la rupture des cages, dues à une utilisation prolongée, entraînent des fluctuations de la résistance à la rotation du rotor, et par conséquent des variations de la vitesse de rotation. En second lieu, une installation incorrecte de l'accouplement, comme un mauvais alignement de l'axe ou le vieillissement des pièces élastiques, perturbe la transmission de puissance et provoque des variations instantanées de la charge du moteur. De plus, le jeu ou le glissement de la courroie de transmission reliant le moteur à la charge, ainsi que le blocage côté charge (par exemple, un mouvement irrégulier dû à l'usure du rail de guidage de la machine-outil), font que la charge réelle du moteur s'écarte de sa valeur nominale, ce qui engendre une vitesse de rotation anormale.
La solution à ces problèmes doit se concentrer sur le « rétablissement de la précision de l'ajustement mécanique » : lubrifier et entretenir régulièrement les roulements, utiliser une graisse spéciale et vérifier leur état d'usure, et les remplacer à temps lorsque l'usure dépasse la norme ; recalibrer l'axe d'accouplement, remplacer les composants élastiques vieillissants et s'assurer que l'erreur de coaxialité est maîtrisée à moins de 0,1 mm ; ajuster la tension de la courroie de transmission, retirer les corps étrangers à l'extrémité de charge et réviser les composants mobiles pour assurer le fonctionnement stable de la charge.
2. Défaillance du système électrique : la cause première de l’instabilité de l’approvisionnement énergétique
Le système électrique alimente le moteur, et toute défaillance de celui-ci entraîne des fluctuations de l'énergie d'entrée. Premièrement, les problèmes d'alimentation : si le condensateur de filtrage de l'alimentation CC après redressement CA tombe en panne, ou si une branche du pont redresseur est endommagée, la tension CC d'entrée présentera de fortes ondulations, provoquant une instabilité du courant d'induit. Deuxièmement, les défaillances de l'enroulement d'induit : un court-circuit entre spires, un câblage desserré ou l'oxydation des segments du collecteur entraînent des fluctuations de la résistance du circuit d'induit, affectant le couple électromagnétique de sortie. Troisièmement, un dysfonctionnement du système d'excitation : un circuit ouvert ou un mauvais contact de l'enroulement d'excitation d'un moteur CC à excitation séparée, ou des variations soudaines de la résistance du circuit d'excitation d'un moteur à excitation shunt, entraînent des variations du flux magnétique principal. Selon la formule de la vitesse de rotation n = (U - IaRa) / (CeΦ), la fluctuation du flux magnétique Φ provoque directement des variations importantes de la vitesse de rotation.
La solution aux pannes électriques repose sur une « détection précise et une réparation ciblée » : utiliser un multimètre pour mesurer le coefficient d’ondulation de la tension de sortie, remplacer le condensateur de filtrage défectueux et les composants du redresseur endommagés, et s’assurer de la continuité électrique.
