Description et composition du circuit de démarrage
Le circuit de démarrage permet de lancer le moteur thermique en fournissant l'énergie nécessaire au démarreur.
1. Composition du circuit de démarrage
| Élément | Rôle principal |
|---|---|
| Batterie | Fournit l'énergie électrique au circuit |
| Contacteur général | Permet de connecter ou déconnecter la batterie au circuit |
| Faisceau électrique | Regroupe les câbles assurant les connexions électriques |
| Démarreur | Moteur électrique qui entraîne le moteur thermique pour le démarrage |
| Moteur thermique | Moteur principal du véhicule à démarrer |
2. Principaux points de connexion
- (+) batterie : borne positive de la batterie
- (+) démarrage : alimentation du démarreur lors du démarrage
- (+) APC (Après Contact) : alimentation électrique après mise sous contact
- (+) AVC (Avant Contact) : alimentation électrique avant mise sous contact
- (−) masse : retour à la masse du véhicule
Le circuit de démarrage relie la batterie au démarreur via le contacteur général et le faisceau électrique, en utilisant les différentes alimentations (+ AVC, + APC) selon la position du contact.
Fonction globale du système de démarrage
Le système de démarrage a pour fonction principale d’entraîner le moteur thermique à une vitesse suffisante pour qu’il puisse démarrer. Il convertit l’énergie électrique fournie par la batterie en énergie mécanique sous forme de mouvement de rotation.
1. Éléments clés du système de démarrage
| Grandeur | Rôle dans le système de démarrage |
|---|---|
| Énergie électrique | Fournie par la batterie pour alimenter le démarreur |
| Courant de commande | Permet d’activer le moteur électrique du démarreur |
| Énergie mécanique | Mouvement de rotation transmis au moteur thermique |
| Chaleur et bruit | Sous-produits du fonctionnement du démarreur |
Le système de démarrage transforme l’électricité en un mouvement de rotation nécessaire pour lancer le moteur thermique.
Le démarrage est donc un processus de conversion d’énergie électrique en énergie mécanique, avec des pertes sous forme de chaleur et de bruit.
Principe de fonctionnement d'un moteur électrique
1. Principe de fonctionnement d'un moteur électrique
Un moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique grâce à l'interaction entre un courant électrique et un champ magnétique.
a) Loi fondamentale
- Un conducteur parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique subit une force .
- Cette force provoque le déplacement du conducteur, générant ainsi un mouvement mécanique.
b) Composants essentiels
- Balais : assurent le contact électrique avec la partie tournante.
- Aimant : crée le champ magnétique nécessaire.
- Conducteur : parcouru par le courant, il est soumis à la force magnétique.
2. Réalisation pratique du démarreur
Le démarreur est un moteur électrique utilisé pour lancer le moteur thermique d’un véhicule. Il est constitué de plusieurs éléments clés :
| Élément | Rôle principal |
|---|---|
| 1. Carcasse | Support mécanique et protection |
| 2. Nez | Partie avant, guide l’axe |
| 3. Solénoïde | Bobine électromagnétique qui actionne le mécanisme de démarrage |
| 4. Enroulement d’attraction | Génère une force pour attirer le noyau du solénoïde |
| 5. Enroulement de maintien | Maintient le noyau en position pendant le démarrage |
| 6. Noyau | Partie mobile activée par le solénoïde pour engager le moteur |
À retenir : Le moteur électrique fonctionne grâce à la force exercée sur un conducteur parcouru par un courant dans un champ magnétique, principe exploité dans le démarreur pour lancer le moteur thermique.
Réalisation pratique du démarreur
1. Composants principaux du démarreur
| Numéro | Élément | Fonction principale |
|---|---|---|
| 7 | Ressort de rappel | Ramène le lanceur en position initiale après démarrage |
| 8 | Porte-balais | Supporte les balais et assure leur contact avec le collecteur |
| 9 | Balais négatifs | Transmettent le courant négatif à l’induit |
| 10 | Balais positifs | Transmettent le courant positif à l’induit |
| 11 | Induit | Partie tournante du moteur électrique |
| 11’ | Collecteur | Permet le contact électrique entre balais et induit |
| 12 | Inducteur | Génère le champ magnétique nécessaire au fonctionnement |
| 12’ | Masse polaire | Partie de l’inducteur concentrant le champ magnétique |
| 13 | Lanceur | Engage le pignon avec la roue moteur |
| 14 | Pignon | Engrène avec la roue moteur pour transmettre le mouvement |
| 15 | Roue libre | Permet au pignon de tourner librement après démarrage |
| 16 | Ressort d’engagement | Assure l’engagement et le désengagement du pignon |
| 17 | Fourchette | Commande le déplacement du lanceur |
| 18 | Connexion + batterie | Alimente le démarreur en courant électrique |
| 19 | Contacteur de solénoïde | Active le démarreur et le lanceur |
| 20 | Aimant permanent | Génère un champ magnétique dans certains démarreurs |
| 21 | Train épicycloïdal | Réduit la vitesse et augmente le couple transmis |
Le démarreur est un ensemble mécanique et électrique complexe où chaque composant joue un rôle précis pour assurer le démarrage du moteur thermique. Le solénoïde commande l’engagement du pignon via la fourchette et le lanceur, tandis que le moteur électrique (induit, collecteur, balais, inducteur) fournit le couple nécessaire. La roue libre protège le système en permettant au pignon de tourner librement une fois le moteur lancé.
Solutions pour augmenter le couple
1. Solutions pour augmenter le couple
Pour augmenter le couple transmis par un moteur, on utilise des dispositifs qui réduisent la vitesse de rotation tout en augmentant le couple proportionnellement.
| Solution | Description | Effet sur la vitesse et le couple |
|---|---|---|
| Réducteur simple | Pignon du lanceur engrenant avec la grande couronne du volant moteur | Divise la vitesse par 10 à 20, multiplie le couple par le même facteur |
| Train épicycloïdal | Réducteur compact composé d'une cascade de pignons entre l’induit et le lanceur | Même effet : division de la vitesse et multiplication du couple |
a) Train épicycloïdal : composants clés
- Satellites : petits pignons mobiles autour du planétaire
- Planétaire : pignon central autour duquel tournent les satellites
- Couronne intérieure : grande roue dentée fixe ou mobile selon le montage
Un réducteur divise la vitesse de rotation par un facteur (ex. 10 ou 20), ce qui multiplie le couple transmis par ce même facteur.
Types de moteurs à courant continu
1. Types de moteurs à courant continu
Les moteurs à courant continu (CC) se distinguent principalement par leur mode d'excitation et leur construction.
| Type de moteur | Principe d'excitation | Caractéristique principale | Usage typique |
|---|---|---|---|
| Moteur à excitation série | Inducteur en série avec l'induit | Couple élevé au démarrage, vitesse variable selon charge | Démarrage de véhicules, traction |
| Moteur à aimant permanent | Champ magnétique créé par des aimants permanents | Construction simple, couple constant, vitesse stable | Petits moteurs, applications portables |
2. Schématisation d’un moteur à courant continu
Un moteur CC comprend plusieurs éléments clés :
| Élément | Fonction |
|---|---|
| 1. Contacteur général | Permet d’établir ou couper le circuit |
| 2. Solénoïde | Actionne mécaniquement le lanceur |
| 3. Induit | Partie tournante où circule le courant |
| 4. Inducteur | Génère le champ magnétique (bobines ou aimants) |
| 5. Aimant permanent | Source de champ magnétique dans certains moteurs |
| 6. Collecteur avec balais | Assure la commutation du courant dans l’induit |
| 7. Pignon | Transmet le mouvement à la couronne |
| 8. Couronne du volant moteur | Partie entraînée par le pignon |
3. Particularité : la roue libre
La roue libre est un dispositif mécanique qui permet la transmission du mouvement dans un seul sens, évitant ainsi le blocage ou le retour du moteur. Elle est souvent utilisée dans les systèmes de démarrage pour protéger le moteur et la transmission.
À retenir :
Le moteur à excitation série offre un couple élevé au démarrage, tandis que le moteur à aimant permanent est plus simple et stable en vitesse. La roue libre protège le système en autorisant la rotation dans un seul sens.
La roue libre et son fonctionnement
La roue libre est un mécanisme qui permet d'éviter que le moteur entraîne le démarreur une fois lancé.
1. Fonctionnement de la roue libre
| Situation | Description | Relation de vitesse | Effet sur les billes |
|---|---|---|---|
| Démarreur entraîne le moteur | Le pignon, lié à l’induit, entraîne le moteur via la roue libre. | Les billes se coincent → entraînement | |
| Moteur lancé | Le moteur tourne plus vite que le démarreur, ce qui repousse les billes dans la roue libre. | Les billes sont repoussées → roue libre |
2. Éléments clés du mécanisme
- Pignon : relié à l’induit du démarreur.
- Roue libre : permet le glissement dans un sens et l’entraînement dans l’autre.
- Billes : assurent le blocage ou le glissement selon la vitesse relative.
- Ressort, rampe de travail, rouleau, lanceur : composants qui facilitent le fonctionnement de la roue libre.
La roue libre bloque la rotation du démarreur lorsque le moteur tourne plus vite, évitant ainsi que le moteur entraîne le démarreur.