Résistance et continuité
L’essai de résistance entre lames de collecteur fait passer un faible courant continu dans l’enroulement d’induit et mesure la chute de tension entre lames adjacentes du collecteur, sur tout le pourtour. Chaque lecture reflète une bobine et ses connexions; une bobine ouverte, une spire en court-circuit ou une mauvaise soudure de col de lame se manifeste donc par une lecture différente de celles des voisines.
L’essai de résistance entre lames de collecteur est une vérification de l’enroulement d’induit d’un moteur ou d’une génératrice à courant continu. L’enroulement d’induit est une boucle fermée de bobines, et chaque bobine est reliée à une paire de lames du collecteur; la résistance entre deux lames adjacentes reflète donc la ou les bobines qui y sont reliées, ainsi que les joints soudés ou brasés qui lient les extrémités des bobines aux cols des lames. Un ohmmètre à faible résistance, ou un montage à chute de tension avec une source de courant continu stable, est raccordé aux bornes de paires successives de lames, et la lecture est prise à chaque position jusqu’à ce que tout le collecteur ait été parcouru. Le résultat est un ensemble de très petites valeurs de résistance que l’on peut comparer entre elles. L’essai s’emploie sur les moteurs et génératrices à courant continu des entraînements industriels, des ponts roulants, des ascenseurs, des aciéries et papeteries, des pelles, de la traction et d’autres services où les machines à collecteur demeurent en usage. La norme publiée de réception l’indique comme essai facultatif pour les machines tournantes à collecteur, et les ateliers de réparation y recourent volontiers après un rebobinage ou une panne.
L’induit d’une machine à collecteur est l’une de ses pièces les plus sollicitées. La chaleur, les vibrations, la force centrifuge et les arcs aux balais peuvent fissurer les soudures des cols de lames, ouvrir une bobine ou court-circuiter quelques spires. Ces défauts ne se voient pas toujours de l’extérieur. Un joint résistant chauffe sous charge et peut projeter de la soudure, une bobine en court-circuit fait circuler un fort courant local et surchauffe, et une bobine ouverte provoque de violentes étincelles aux balais et brûle les lames qu’elle alimente. Les machines qui présentent ces défauts continuent souvent de tourner, mais avec un mauvais rendement, une commutation inégale, une usure croissante des balais, un excès de chaleur et de bruit, puis tombent soudainement en panne en service. La mesure de la résistance entre lames permet de trouver ces problèmes sur l’établi de l’atelier ou lors d’un arrêt planifié, avant qu’ils ne se transforment en collecteur brûlé ou en induit détruit. Elle est utile sur un induit neuf ou rebobiné pour vérifier la qualité d’exécution, sur une machine soupçonnée de problèmes de commutation et dans l’entretien courant des entraînements à courant continu critiques, en plus des vérifications d’isolement et d’enroulement faites sur le même induit.
Entre lames adjacentes, l’enroulement présente une petite résistance composée du fil de la bobine, des joints aux cols de lames et des lames elles-mêmes. Quand l’induit est sain et bien fait, chaque bobine est presque identique, de sorte que la résistance entre n’importe quelle paire de lames adjacentes est presque identique, et un graphique des lectures sur le pourtour du collecteur est une ligne plate à faible dispersion. Chaque type de défaut perturbe ce profil de façon caractéristique. Une soudure de col mauvaise ou fissurée ajoute de la résistance et hausse la lecture à la lame touchée. Une bobine ouverte hausse la lecture de façon spectaculaire, car le courant doit trouver un chemin plus long autour de l’enroulement. Une spire en court-circuit ou un court-circuit entre lames abaisse la lecture, parce qu’une partie de la bobine est shuntée. Un autre type d’enroulement, par exemple imbriqué ou ondulé, change le nombre de trajets parallèles et donc les valeurs absolues; c’est pourquoi on compare les lames d’une même machine. La valeur mesurée dépend du courant utilisé et de la fermeté du contact des pointes, et la méthode de la chute de tension rend le résultat indépendant de la résistance des fils.
La machine est mise hors tension, isolée, cadenassée et vérifiée absente de tension selon les procédures du propriétaire, et l’induit doit être accessible, soit dans la machine avec les balais relevés pour qu’ils ne court-circuitent pas des lames, soit sur l’établi. Les balais sont relevés et immobilisés, car un balai appuyé sur le collecteur créerait un trajet parallèle et fausserait la lecture. La surface du collecteur est nettoyée afin que les pointes touchent le cuivre nu, et toute pellicule ou poussière de carbone est enlevée. Le courant d’essai de l’instrument est envoyé dans l’induit, soit en raccordant les fils de courant à deux points du collecteur, soit au moyen d’une paire de pointes posées sur des lames adjacentes, la même paire détectant la tension, selon l’instrument. Une lecture est prise entre chaque paire de lames adjacentes, à la suite, et la position est marquée pour ne sauter aucune lame. L’arbre est tourné à la main ou sur des rouleaux pour amener chaque position à portée, et le même écartement et la même pression des pointes sont conservés tout au long. Lorsque l’enroulement comporte des équilibreurs ou des trajets parallèles, les directives du fabricant de la machine déterminent si l’on mesure des lames adjacentes ou des lames à un écartement défini. La reprise de toute lecture qui paraît étrange la confirme avant de tirer des conclusions. La température ambiante et celle de l’enroulement sont notées à ce moment.
Le relevé indique la lecture à chaque paire de lames, à la suite, sur le pourtour du collecteur, le type et la taille de la machine et de son enroulement, le nombre de lames, l’instrument et ses réglages, l’état d’étalonnage de l’instrument, la température de l’induit et celle du milieu, ainsi que la date. Il note aussi l’état du collecteur tel qu’il a été trouvé, par exemple propre, vitrifié, brûlé ou à lames saillantes, si les balais étaient relevés et les positions qui ont été remesurées ou qui ont donné des résultats inhabituels. Une cartographie des lectures sur le pourtour du collecteur permet de voir facilement le profil et fournit aux essais ultérieurs un point de comparaison.
Cette page ne donne aucune limite de réussite ou d’échec, car la signification d’une lecture dépend de la machine. Le jugement se fait par comparaison entre les lames d’un même induit : les lectures doivent être proches les unes des autres sur tout le pourtour, et une paire de lames qui s’écarte de ses voisines, vers le haut ou vers le bas, est celle qu’il faut examiner. Une lecture plus élevée oriente vers un mauvais joint ou une bobine ouverte, et une lecture plus basse vers un court-circuit. L’ampleur de la dispersion permise entre les lectures est fixée par les critères publiés et par les données du fabricant, et les résultats se comparent aussi aux lectures antérieures du même induit ou à celles d’un induit jumeau de même conception. La mesure est mentionnée comme essai facultatif pour les machines tournantes à courant continu dans ANSI/NETA ATS-2025; consultez votre propre exemplaire sous licence pour savoir comment elle est définie et jugée, et employez les données du fabricant de la machine pour les valeurs applicables à un enroulement donné.
À la réception, l’essai donne à l’induit un bilan de santé à la livraison ou après un rebobinage, et le profil alors consigné devient la référence. En entretien, il est généralement motivé par un symptôme, comme des étincelles, une usure inégale des balais, un point chaud, une lame brûlée ou une perte de rendement, ou par une révision planifiée. Le type d’enroulement change l’allure attendue des lectures. Les enroulements imbriqués comptent de nombreux trajets parallèles et donnent des lectures basses et uniformes qui font nettement ressortir une seule mauvaise bobine. Les enroulements ondulés ont moins de trajets parallèles et les lames à comparer peuvent être séparées par un pas défini. Les machines à connexions d’équilibrage ou à enroulements de compensation particuliers exigent les directives du fabricant. Les grosses machines se vérifient mieux avec l’induit sorti de la carcasse, les petites peuvent l’être sur place. L’essai complète la résistance d’isolement, la résistance d’enroulement des circuits d’excitation et l’inspection visuelle et mécanique du collecteur, car chacun repère un autre type de défaut.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
Une lecture supérieure à celle des voisines laisse croire à une résistance supplémentaire dans le trajet, le plus souvent une soudure de col fissurée ou mal faite, ou une bobine ouverte. Une bobine ouverte donne habituellement une valeur nettement plus élevée, alors qu’un mauvais joint produit une hausse moindre. On reprend la lecture et on inspecte la lame et son col.
Une lecture inférieure à celle des voisines indique qu’une partie de la bobine est shuntée, comme une spire en court-circuit ou un court-circuit entre lames causé par du carbone, de la poussière de cuivre ou un isolant endommagé. Un court-circuit fait circuler un fort courant local et surchauffe; il mérite donc attention même si la machine tourne encore.
Un balai qui touche le collecteur forme un trajet parallèle entre les lames et modifie la lecture. Relever et immobiliser les balais supprime ce trajet, de sorte que la mesure ne reflète que l’enroulement d’induit et les soudures des cols de lames.
Non. La résistance d’enroulement mesure un circuit entier, tandis que la résistance entre lames examine chaque position de bobine sur le pourtour du collecteur et repère ainsi des défauts localisés qui feraient à peine bouger la valeur globale. Les deux essais se complètent, avec la résistance d’isolement.
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