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Moteur électrique

Moteur électrique, types et fonctionnement

Moteur électrique, types et fonctionnement

Le moteur électrique est une machine électrotechnique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. C'est-à-dire que lorsque le moteur électrique est connecté à la source d'alimentation appropriée, il commence à tourner, ce qui commence également à faire tourner la machine ou la machine qui lui est associée. C'est-à-dire qu'il fonctionne à l'inverse du générateur électrique, qui produit de l'énergie électrique avec de l'énergie mécanique.

Le moteur électrique a été rendu possible par les découvertes de Franz Ernst Neumann et James Clerk Maxwell. Ses découvertes ont été publiées dans les années 1841 et 1873.

Quels sont les types de moteurs électriques ?

Les moteurs électriques peuvent être distingués entre eux selon le type de courant d'alimentation :

  • Moteurs électriques à courant continu.
  • Moteurs électriques à courant alternatif.

Le moteur électrique à courant continu peut, à son tour, être un moteur à induction permanent ou un moteur à induction continu. D'autre part, le moteur à courant alternatif peut être classé en moteur universel, moteur synchrone ou moteur asynchrone. En plus de ces classifications plus générales, il existe également d'autres types de moteurs plus modernes tels que les moteurs pas à pas et les moteurs linéaires.

Comment fonctionne un moteur électrique ?

Comment fonctionne un moteur électrique ? Le fonctionnement d'un moteur électrique varie selon le type de moteur dont ils font partie.

Fonctionnement d'un moteur à courant continu à induction permanente

Le moteur à courant continu est le moteur le plus simple. En allant de l'extérieur du moteur vers l'intérieur on trouve :

  • Le carter ou carter moteur, qui dispose d'un système de fixation au banc ou au châssis. Dans le carter, il y a un ensemble appelé stator ou inducteur qui est composé d'un support de plaque et de quelques aimants ou électro-aimants.
  • Le rotor, qui est constitué d'un noyau de tôles sur un arbre qui supporte tout. L'arbre est entouré d'une série d'enroulements qui sont connectés aux bandes de collecteur. Le courant électrique est reçu à travers les fentes du collecteur. Tout cela est soutenu par les roulements aux extrémités du carter.
  • D'un côté de l'arbre se trouve la poulie. La poulie est une couronne dentée ou un accouplement qui transmet l'énergie mécanique à utiliser.

Lorsque le courant traverse les balais jusqu'au collecteur, un courant électrique traverse les conducteurs des bobines, qui par la règle de la main gauche (rappelez-vous qu'ils sont immergés dans le champ du stator), crée une force latérale, et la somme de tous nous donne le couple qui fait tourner le rotor ou l'ensemble moteur. À travers le collecteur, le courant est transmis aux bobines appropriées afin que cette paire soit aussi forte que possible. Ce sont les moteurs qui se trouvent dans les appareils qui sont déplacés par des cellules ou des batteries.

Moteur à courant continu à induction variable et courant alternatif universel

C'est le même que le moteur à induction permanente, mais dans ce cas ce qui produit le champ sont des bobines qui fonctionnent comme un électro-aimant, et sont connectées au rotor en série ou en parallèle. Ce moteur fonctionne également en courant alternatif monophasé. L'exemple le plus courant est celui des moteurs d'appareils électroménagers en usage normal.

Moteur électrique à courant alternatif asynchrone

Dans un moteur asynchrone, il existe trois groupes d'enroulements dans le stator. Ces enroulements correspondent aux trois phases du courant alternatif commercial, et le rotor au lieu du collecteur, porte trois anneaux, qui sont connectés aux enroulements du rotor. Ce type de moteur électrique fonctionne selon le même principe, bien qu'en raison du déplacement entre les phases, un champ tournant est produit, qui entraîne en quelque sorte le rotor.

Un cas particulier très répandu est le moteur à cage d'écureuil, car il s'agit d'un moteur très simple. Dans lequel les minces et les enroulements du rotor sont remplacés par des tiges avec des anneaux aux extrémités joignant les tiges, d'où son nom.

Dans les moteurs asynchrones à courant alternatif, les enroulements peuvent être connectés de deux manières : En étoile, lorsqu'une extrémité des bobines est commune et l'autre connectée à chacune des phases. L'autre est en triangle, lorsque les extrémités des bobines sont connectées les unes aux autres et en une seule phase. L'échange de deux phases provoque une inversion du sens de rotation.

C'est le moteur le plus couramment utilisé dans l'industrie, avec le système de démarrage étoile delta.

Moteur électrique synchrone à courant alternatif

Le moteur synchrone est ainsi nommé car la vitesse de rotation est liée à la fréquence du courant d'alimentation. Cette caractéristique est due au fait que le rotor est alimenté en courant continu, et est entraîné par le champ tournant produit par les bobines du stator.

Normalement, ce moteur à courant alternatif a une dynamo couplée sur le même arbre moteur pour alimenter le rotor. Comme la vitesse varie avec la fréquence et que cela permet de fixer le couple moteur avec une consommation minimale, en étant couplé à un oscillateur sa vitesse peut être modifiée très facilement, et donc il est utilisé dans les systèmes de traction (AVE-TGV).

Moteur pas à pas

Le moteur pas à pas est alimenté en courant continu et le rotor contient une série d'aimants permanents, qui sont entraînés par les bobines du stator, qui sont régies par l'électronique de puissance, déterminant l'angle de rotation, qui ont un contrôle proportionnel. , sont extrêmement précis dans l'angle de rotation ou la position. Ces moteurs sont largement utilisés dans les servomoteurs de mouvement des machines à commande numérique, ou dans les moteurs de lecture/écriture des disques durs des ordinateurs.

Moteur linéaire

De manière basique, un moteur linéaire est un moteur asynchrone qui a été développé, donc au lieu de créer un couple de rotation, il crée un déplacement linéaire, dû au déplacement des phases. Ces moteurs sont divisés en deux grands groupes :

  • Ceux d'accélération lente qui sont utilisés dans les transports Sky Train, Maglev, etc.
  • L'accélération rapide DE utilisée dans les armes telles que le canon magnétique et les artefacts spatiaux.

Dans la même catégorie se trouvent les pompes à induction électromagnétique qui permettent la circulation de fluides conducteurs. Les premiers essais ont été faits avec du mercure, puis avec un mélange de sodium et de potassium, compte tenu de la circulation du sodium pour le refroidissement dans certaines centrales nucléaires.

Histoire des moteurs électriques

En 1821, suite à la découverte du phénomène de l'électromagnétisme par le chimiste danois Hans Christian Ørsted, le physicien anglais Michael Faraday construit deux appareils pour produire ce qu'il appelle une rotation électromagnétique. Ces dispositifs consistent en le mouvement circulaire continu d'un champ magnétique autour d'un fil. Lors de la démonstration, la première description fut celle du moteur électrique actuel, à courant alternatif, breveté en 1887 par le physicien serbe Nikola Tesla.

En 1822, Peter Barlow a créé la roue de Barlow. La roue de Barlow est un gadget qui se compose d'un disque de métal découpé en étoile, les extrémités de l'étoile sont immergées dans un entrefer contenant du mercure. La fonction du mercure est d'assurer le passage du courant.

Le premier interrupteur utilisable a été inventé en 1832 par William Sturgeon. Plus tard, en 1834, M. Thomas Davenport a fabriqué un moteur à courant continu avec cette invention. Le moteur à courant continu fut breveté en 1837. Le coût élevé des batteries ne permit pas à ces moteurs électriques d'avoir un succès initial significatif.

On ne sait pas très bien qui est le père des machines asynchrones. Ce titre est contesté par trois inventeurs : Nikola Tesla, Galileo Ferraris et Michail Ossipowitsch.

En 1887, le physicien Nikola Tesla dépose un brevet sur la machine asynchrone. L'année suivante, il dépose 5 autres brevets pour une machine électrique asynchrone. Pendant ce temps, Galileo Ferraris a publié des traités sur les machines tournantes.

En 1885, Ferraris publia une expérience et par la suite une théorie sur le moteur asynchrone en avril 1888. Enfin, en 1889, un électricien allemand d'origine russe nommé Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski inventa le premier moteur asynchrone triphasé à cage d'écureuil. Ce dernier moteur électrique a été construit industriellement à partir de 1891.

Auteur :

Date de publication : 10 novembre 2016
Dernier examen : 23 novembre 2018