BALAIS Moteur (charbons) 1/ Rôle a) Pour les machines électriques comportant des bagues (alternateur moteur asynchrone) : moteur universel Les balais doivent maintenir un contact constant avec la bague et assurer le passage du courant entre la partie fixe (stator) et la partie mobile (rotor) avec le minimum de pertes électriques et de frottement. b) Pour les machines électriques comportant un collecteur (machine à courant continu) Les balais doivent maintenir un contact constant avec le collecteur et assurer le passage du courant mais au lieu de travailler sur une surface homogène, le balais travaille sur une surface constituée de lames de cuivre étroites, séparées par du mica (isolant) et de l air. 2 / Symbole et constitution On peut classer les qualités de balais en quelques grandes catégories : - qualité graphite naturel - qualité charbon dur Symbole universel des balais Ex : HM C - qualité électro-graphitique - qualité métal-graphite - qualité métal carbone EG CM DM EY SM CY 1/5
3 / Fonctionnement Ils assurent un contact glissant entre le collecteur entraîné en rotation et les conducteurs allant à la plaque à bornes. Les propriétés de contact, telles que frottement et résistance au contact se définissent en fonction des conditions ambiantes, qui ont une influence sur le résultat. Les conditions qui influent, sont : - La nature du matériau, - L état de surface (propre, usinée, polie), - La pression entre les faces, - Le milieu ambiant, - La température, - L intensité du courant Si nous observons l état de contact d un balai avec le collecteur. Lorsqu une surface métallique a été polie par le contact d un balai, elle acquiert une pellicule ou «patine». Cette «patine» se compose d une couche d oxyde de cuivre recouverte d une mosaïque de particules de charbon mélangées à des débris de cendres du balai. En raison de cette pellicule, un 1/10 environ seulement des points de contact mécanique entre le balai et la surface métallique sont électriquement conducteurs. Le courant se concentre sur ces points de passage dans une zone extrêmement faible de contact direct ; cela produit une résistance de «striction» qui est plusieurs fois supérieure à la résistance du charbon. D où l importance de l état du collecteur Sur un moteur neuf, le collecteur présente une surface de cuivre brillante et propre. Après quelques heures de fonctionnement, une patine constituée par des oxydes de cuivre mêlés à des particules arrachées aux balais se forme. Ceci se traduit par un revêtement dur et résistant qui protège le collecteur. 2/5
Contrôle des BALAIS Moteur 1/ BUT Les balais sont des pièces d usures qu il est indispensable de contrôler périodiquement sinon il y aura un risque de destruction d une partie de la machine électrique. Lors d une visite périodique il faudra procéder à : Un contrôle de l usure de chaque balai 15 mm Contrôler l usure des balais, les remplacer avant d atteindre le repère de limite d usure ou la référence des balais. Un soufflage et un nettoyage des balais s il y une présence de poudre de balais dans la machine électrique. 2 / Remplacement d un balai Il est important en cas d échange des balais de remplacer ces balais par des balais de même qualité et d origine. (Normalement indiqué sur le balai ou la fiche technique du moteur). Ne jamais faire un panachage de balais de différentes qualités ; remplacer les balais par un jeu complet. Quand les balais sont neufs, il faut procéder à un rodage. 3/5
1 ) On positionne une bande abrasive entre le collecteur et les balais (feuille de papier verre très fin 000 ou 0000) 2 ) Animer d un mouvement de va et vient jusqu à l obtention d une portée sur toute la surface des balais. Après le remplacement d un balai, il est indispensable de vérifier que le balai coulisse bien dans son guide. Défauts rencontrés sur les machines à collecteur Collecteur noirci Le noircissement du collecteur, autrement que par l attaque chimique (huile - chlore) est dû : - à la désintégration du balai. Dans ce cas, on observe des étincelles. - à une mauvaise pression du ressort. - à un coincement des balais dans leur gaine par les poussières. - à un défaut mécanique dû à des paillettes de mica qui débordent. Nettoyer le collecteur Si ces phénomènes sont dus à une cause occasionnelle, il suffit de passer une toile émeri à grains très fins sur le collecteur. Pour éviter d enlever la «patine», on peut utiliser un chiffon imprégné de solvant. De plus, surtout avec les balais tendres et gras, des particules de graphite peuvent se déposer dans les intervalles entre les lames de cuivre. Un léger grattage et un brossage suffisent à les éliminer. Il faut y veiller car le graphite étant conducteur, court-circuite en quelque sorte les lames (donc les sections). 4/5
- Etincelle aux balais-collecteur Quand la machine est en charge, l état des étincelles nous permet de diagnostiquer des défauts. On observe les étincelles aux balais. Pour faciliter l observation, l idéal est que les balais soient le moins éclairés possible. On reporte les observations dans un compte-rendu. 1 parfaitement noire 2 légères étincelles intermittentes 3 légères étincelles continues faibles 4 étincelles continues fortes 5 étincelles dangereuses 6 incandescentes Une mince ligne d étincelles blanches, puis grosses comme des pointes d épingles, visibles sous les arêtes des balais, ne sont, en général, pas dommageables. Une lueur orange ou rouge à l arête d un balai est l indication que la cause est due à une surcharge de la machine ou une mauvaise commutation. Des étincelles bruyantes de couleur bleue ou verte sont toujours un signal de danger. Elles révèlent toujours un défaut de la machine. Il faudra compléter par des observations complémentaires : mesure de température, vibration, contrôle de l induit, de la charge du collecteur. Causes possibles : - Montage et entretien des balais -coincement du balai dans sa gaine - jeu trop grand des balais - porte-balais trop loin du collecteur - connexions desserrées - mauvais rodage - pression incorrecte sur les balais - Conditions de charge - surcharge de la machine - Réglage de la machine - position incorrecte des balais - mauvais alignement des balais - Défauts mécaniques - méplat ou faux rond de la bague ou collecteur - machine déséquilibrée - vibrations dues à des causes extérieures - lamelles du collecteur affleurant la surface du mica - Défauts électriques - défaut d induit (court-circuit ou circuit ouvert) 5/5