Moteur électrique

Moteur à courant alternatif

Moteur à courant alternatif

Les moteurs à courant alternatif sont des moteurs électriques alimentés par un courant alternatif. Les moteurs électriques convertissent l'énergie électrique en énergie de rotation mécanique grâce à l'action mutuelle des champs magnétiques.

Il existe une grande variété de moteurs à courant alternatif, parmi lesquels les types de base suivants se démarquent:

Dans certains cas, comme les bateaux, où la source principale d'énergie est le courant continu, ou où une large gamme de vitesses est souhaitée, des moteurs électriques à courant continu peuvent être utilisés. Cependant, la plupart des moteurs modernes fonctionnent avec des sources de courant alternatif

Le 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 série à courant continu, bien qu'avec quelques modifications:

  • Les noyaux polaires et l'ensemble du circuit magnétique sont construits avec des plaques de fer-silicium isolées et empilées pour réduire les pertes d'énergie dues aux courants parasites. Ces courants sont dus à des variations de flux magnétique lorsqu'ils sont connectés à un réseau de courant alternatif.
  • Faible nombre de tours dans l'inducteur magnétique pour saturer le noyau non, réduisant ainsi les pertes et l'hystérésis à courant de Foucault, de plus en plus courant et donc le couple et l'amélioration du facteur de puissance.
  • Plus grand nombre de spires dans l'induit pour compenser la diminution du débit due au plus petit nombre de spires de l'inducteur.

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. Ainsi, il est utilisé dans les machines portatives de tous types, les petits appareils ménagers, etc.

Le moteur synchrone

Un moteur synchrone est un type de moteur à courant alternatif. Sa vitesse de rotation est constante et dépend de la fréquence de la tension du réseau électrique auquel il est connecté et du nombre de paires de pôles du moteur; cette vitesse est appelée "vitesse de synchronisme".

Les moteurs synchrones fonctionnent comme un alternateur.

Il existe quatre types de démarrages différents pour ce type de moteur:

  • En tant que moteur asynchrone.
  • En tant que moteur asynchrone, mais synchronisé.
  • Utilisation d'un moteur secondaire ou auxiliaire pour le démarrage.
  • En tant que moteur asynchrone, en utilisant un type différent de stabilisateur: il aura des bagues collectrices qui relieront la roue polaire du moteur au démarreur.

Les moteurs synchrones sont ainsi appelés parce que la vitesse du rotor et la vitesse du champ magnétique du stator sont égales. Ils sont utilisés dans les grandes machines qui ont une charge variable et qui ont besoin d'une vitesse constante.

Le moteur asynchrone ou moteur à induction

Le moteur asynchrone est également connu sous le nom de moteur à induction.

Le moteur asynchrone triphasé est constitué d'un rotor et d'un stator. Le rotor peut être de deux types: cage d'écureuil ou enroulement. Dans le stator sont les bobines d'inductance. Ces bobines sont triphasées et sont décalées de 120 degrés dans l'espace. Selon le théorème de Ferraris, lorsqu'un système de courant triphasé équilibré circule à travers ces bobines, dont le déphasage dans le temps est également de 120º, un champ magnétique tournant est induit autour du rotor. Ce champ magnétique variable induira une tension dans le rotor selon la loi d'induction de Faraday.

Puis l'effet Laplace (ou effet moteur) se produit: chaque conducteur parcouru par un courant électrique, immergé dans un champ magnétique, subit une force qui tend à le mettre en mouvement. Simultanément, un effet Faraday (ou effet générateur) se produit: dans tout conducteur qui se déplace dans un champ magnétique, une tension est induite. Le champ magnétique tournant, à la vitesse de synchronisme, créé par l'enroulement du stator, coupe les conducteurs du rotor, générant ainsi une force d'induction électromotrice.

L'action mutuelle du champ tournant et les courants existants dans les conducteurs de rotor, génèrent une force électrodynamique sur lesdits conducteurs de rotor, qui font tourner le rotor du moteur. La différence entre les vitesses du rotor et du champ magnétique est appelée glissement.

Le moteur à cage d'écureuil

Moteur électrique asynchrone à cage d'écureuil Le moteur à cage d'écureuil est un type de moteur asynchrone.

La plupart des moteurs à courant alternatif monophasé ont un rotor du type à cage d'écureuil. Les rotors à cage d'écureuil sont beaucoup plus compacts et ont un noyau de fer laminé.

Un rotor à cage d'écureuil est la partie rotative couramment utilisée dans un moteur à induction CA. Une fois installé, le moteur est un cylindre monté sur un arbre. À l'intérieur, il contient des barres conductrices longitudinales en aluminium ou en cuivre avec des rainures. Les barres sont connectées ensemble aux deux extrémités en court-circuitant les anneaux qui forment la cage. Le nom est dérivé de la similitude entre cette cage d'anneaux, les barres et la roue d'un hamster.

La base du rotor est construite avec des feuilles de fer empilées.

Souvent, les conducteurs sont légèrement inclinés sur la longueur du rotor pour réduire le bruit et réduire les fluctuations de couple qui pourraient en résulter, à certaines vitesses, et à cause des interactions avec les barres du stator. Le nombre de barres dans la cage d'écureuil est déterminé en fonction des courants induits dans les bobines du stator et donc en fonction du courant qui les traverse. Les constructions qui offrent moins de problèmes de régénération utilisent un nombre premier de barres.

Les enroulements inducteurs dans le stator d'un moteur à induction incitent le champ magnétique à tourner autour du rotor. Le mouvement relatif entre ce champ et la rotation du rotor induit un courant électrique, un écoulement dans les barres conductrices. À son tour ces courants circulant dans les conducteurs réagissent longitudinalement avec le champ magnétique produisant un moteur de force tangentielle qui agit sur le rotor, ce qui entraîne un couple de rotation pour tourner l'arbre. En effet, le rotor est entraîné autour du champ magnétique, mais à une vitesse de rotation légèrement plus lente. La différence de vitesse est appelée glissement et augmente avec la charge.

Le noyau de fer sert à transporter le champ magnétique à travers le moteur. Dans la structure et le matériel, il est conçu pour minimiser les pertes. Les feuilles minces, séparées par l'isolation de vernis, réduisent les courants parasites qui découlent des courants de Foucault (en anglais, courant de Foucault).

Le matériau, un acier faible en carbone mais riche en silicium (appelé acier au silicium), avec plusieurs fois la résistance du fer pur, dans le réducteur supplémentaire. La faible teneur en carbone en fait un matériau magnétique doux avec une faible perte due à l'hystérésis.

La même conception de base est utilisée pour les moteurs monophasés et triphasés sur une large gamme de tailles. Les rotors triphasés présentent des variations de la profondeur et de la forme des barres pour répondre aux exigences de conception. Ce moteur est très utile dans les variateurs de vitesse.

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Dernier examen: 30 novembre 2017

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