Moteur électrique

Moteur universel

Moteur universel

Le moteur universel est un type de moteur électrique pouvant fonctionner à la fois en courant continu et en courant alternatif monophasé.

Sa constitution est similaire à celle d'un moteur de la série à courant continu, avec toutefois quelques modifications:

Les noyaux polaires et l'ensemble du circuit magnétique sont construits avec des plaques de fer au silicium isolées et empilées afin de réduire les pertes d'énergie par les courants parasites. Ces courants sont dus aux variations du flux magnétique lorsqu’ils sont connectés à un réseau à courant alternatif.

Il a un nombre plus faible de tours dans l'inducteur pour ne pas saturer magnétiquement le noyau et ainsi réduire les pertes dues aux courants de Foucault et à l'hystérésis, augmenter l'intensité du courant et donc le couple et améliorer le facteur de puissance.

Le moteur universel a un plus grand nombre de tours dans l'induit pour compenser la diminution de débit due au plus petit nombre de tours de l'inducteur.

Constitution et principe de fonctionnement du moteur universel

Le moteur universel est un type de moteur monophasé pouvant fonctionner aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif. Sa constitution est essentiellement celle du moteur série à courant continu et ses caractéristiques de fonctionnement sont analogues. Ensuite, nous représentons ce moteur schématiquement:

Schéma d'un moteur universel - courant alternatif et courant continu

Le moteur de la série à courant continu se caractérise par un fort couple de démarrage et sa vitesse est inversement proportionnelle à la charge. De cette manière, il est facile d’atteindre des vitesses très élevées lorsqu’on travaille dans le vide. Au moment où le moteur universel fonctionne en courant alternatif, cet inconvénient est réduit car son application s’applique généralement aux moteurs de petite puissance et les pertes dues au frottement, aux paliers, etc., sont élevées par rapport au total, de sorte que ils présentent le danger d’une telle accélération, même s’ils atteignent des vitesses atteignant 20 000 tours par minute (tr / min). Pour cette raison, ils conviennent tout à fait aux petits appareils.

Pour qu'un moteur électrique de ce type puisse fonctionner avec du courant alternatif, il est nécessaire que l'empilement de son inducteur (le noyau des électroaimants) soit constitué d'une feuille magnétique pour éviter les pertes dans le fer.

Le bobinage inducteur des moteurs universels est généralement bipolaire, avec deux bobines inductives. Le moteur universel fonctionne en courant continu exactement comme un moteur série. Si le moteur est alimenté par un courant alternatif, il démarre tout seul, car le courant circulant dans l’enroulement de l’inducteur présente une centaine d’alternances par seconde, tout comme il arrive au courant parcouru par l’enroulement induit, ainsi le moment de rotation le sens de rotation reste constant.

Caractéristiques de fonctionnement des moteurs universels

  • En courant continu, il s’agit d’un moteur série normal présentant les mêmes caractéristiques.
  • En courant alternatif, il se comporte comme un moteur de série à courant continu. Comme chaque fois que le sens du courant est inversé, il le fait à la fois dans l'inducteur et dans l'induit, de sorte que le couple conserve tout son sens.
  • Réduisez la puissance en courant alternatif en continu, car le pulsateur est un couple alternatif.
  • Plus grand grésille dans les balais quand il fonctionne en courant alternatif, puisque les bobines de l'induit sont traversées par un flux alternatif quand elles sont court-circuitées par les balais, ce qui oblige à mettre en place un enroulement compensateur dans les moteurs du milieu pour contrecarrer la force électromotrice induite pour cette raison.

Les moteurs universels fonctionnent avec des tensions continues ou alternatives. Un tel moteur électrique, appelé universel, est utilisé dans les scies, perceuses, batteries de cuisine, ventilateurs, souffleuses, mélangeurs et autres applications nécessitant une vitesse de rotation élevée avec des charges faibles ou des forces de résistance faibles. Ces moteurs à courant alternatif et continu, y compris les moteurs universels, se distinguent par leur collecteur de bobines et leurs balais.

Stator d'un moteur électrique universel

Le circuit est très simple, comportant un seul chemin de passage du courant, car le circuit est connecté en série. Son potentiel est plus grand pour une plus grande flexibilité pour surmonter l'inertie quand il est au repos, à savoir, a un couple d'excellente entrée, mais a une difficulté, et qui ne sont pas conçu pour une utilisation continue ou permanente (pendant de longues périodes de temps ).

Les émissions électromagnétiques sont une autre difficulté des moteurs universels. Les étincelles du collecteur ("craquelures"), ainsi que son propre champ magnétique, génèrent des interférences ou du bruit dans l'espace radioélectrique. Cela peut être réduit au moyen des condensateurs pas à pas, de 0,001 μF à 0,01 μF, connectés des balais au boîtier du moteur et reliés à la terre. Ces moteurs ont l'avantage d'atteindre des vitesses de rotation élevées, mais avec peu de force. Il existe également des moteurs triphasés qui fonctionnent à 380 V et à d'autres tensions.

Composants moteurs universels

Les composants de ce moteur sont:

  • Les champs (stator)
  • La masse (rotor)
  • Pinceaux (excitateurs) 
  • Couvertures (couvercles latéraux du moteur)

Le circuit est très simple, comportant un seul chemin de passage du courant, car le circuit est connecté en série. Son potentiel est plus grand pour une plus grande flexibilité pour surmonter l'inertie quand il est au repos, à savoir, a un couple d'excellente entrée, mais a une difficulté, et qui ne sont pas conçu pour une utilisation continue ou permanente (pendant de longues périodes de temps ).

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Utilisation de moteurs universels

L'utilisation de ces moteurs en courant alternatif est très répandue en raison du couple de démarrage plus élevé par rapport à celui des moteurs à induction et de sa vitesse de rotation élevée, ce qui permet de réduire sa taille et son prix. Le moteur universel est sans aucun doute le moteur électrique le plus utilisé dans l'industrie des appareils électroménagers.

Généralement utilisé dans les machines-outils portables de toutes sortes, petits appareils tels que les scies électriques, perceuses, ustensiles de cuisine, des ventilateurs, des ventilateurs, des mélangeurs et d'autres applications où avec des charges faibles ou petites forces de résistance est nécessaire à grande vitesse. Ces moteurs à courant alternatif et à courant continu, y compris universel, se distinguent par leur enroulement et brosses collecteur.

Avantages et inconvénients du moteur universel

Le moteur universel à courant alternatif présente les avantages suivants:

  • Le moteur universel présente un couple de démarrage élevé au démarrage.
  • Ce type de moteur électrique peut atteindre des vitesses plus élevées (jusqu’à environ 25 000 tr / min) par rapport aux vitesses possibles avec des moteurs asynchrones à la fréquence du réseau.
  • Comme avec un moteur à courant continu normal, la vitesse peut être facilement ajustée en faisant varier la tension du moteur.

D'autre part, le moteur universel présente les inconvénients suivants:

  • Le commutateur présent dans le moteur électrique est sujet à l'usure et provoque souvent des étincelles sous l'influence de la réaction d'ancrage résultante. Pour limiter les perturbations CEM, le moteur peut être équipé de condensateurs de suppression, placés en parallèle de l'ancre et des inductances en série couplées dans les lignes d'alimentation du commutateur.
  • Le moteur universel a un faible rendement d'environ 80%, ce qui génère une grande quantité de chaleur. Pour éviter des pertes élevées dues aux courants de Foucault, il faut non seulement stratifier le rotor, mais également le stator.
  • L'utilisation de machines à moteur universel nécessite un entretien régulier. En utilisation normale, il serait bon de souffler périodiquement le carter du moteur avec un compresseur. Cela peut prolonger considérablement la vie utile.
  • En raison de la paire d’impulsions, ce type de moteur électrique produit de nombreuses vibrations et, par conséquent, beaucoup de bruit.
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Références

Dernier examen: 9 avril 2019

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