Un moteur ou un moteur est une machine conçue pour convertir une forme d'énergie en énergie mécanique. Un moteur peut être classé dans une catégorie en fonction de deux critères: la forme d'énergie qu'il accepte pour créer un mouvement et le type de mouvement qu'il produit.
En règle générale, les moteurs ont un arbre, qui en offset rotatif et grâce à des dispositifs mécaniques tels que des engrenages d'entraînement. Les exceptions sont les moteurs de fusée et les moteurs linéaires. Aujourd'hui, les moteurs à combustion et les moteurs électriques sont de la plus haute importance.
Moteur thermique ou moteur thermique
En mécanique thermique, un moteur thermique est un dispositif physique ou théorique capable d'échanger de la chaleur et de travailler avec l'environnement ou avec d'autres systèmes physiques. Les moteurs thermiques sont typiquement cycliques et sont donc physiquement décrits par un cycle thermodynamique. Le nom d'un moteur thermique est généralement celui du cycle thermodynamique associé. Ils portent parfois des noms tels que moteur diesel, moteur Otto, moteur à turbine ou moteurs à vapeur.
Les moteurs à combustion sont des moteurs thermiques entraînés par la chaleur d'un processus de combustion.
Moteur à combustion interne
Le moteur à combustion interne est un moteur dans lequel la combustion d'un carburant (généralement des carburants fossiles) se produit avec un oxydant (généralement de l'air) dans une chambre de combustion. Dans un moteur à combustion interne, l'expansion des gaz à haute température et haute pression, qui sont produits par combustion, applique une force directement sur les composants du moteur, tels que les pistons ou les aubes de turbine ou une buse, et le déplacement d'une distance génère une force mécanique. travail.
Moteur à combustion externe
Les moteurs à combustion externe sont un type de moteur dans lequel le carburant est utilisé pour chauffer un fluide de travail, à travers lequel la conversion de l'énergie thermique en travail mécanique a lieu. La machine à vapeur alternative, la turbine à vapeur et le moteur Stirling entrent dans cette catégorie.
Un moteur à combustion externe est un moteur thermique dans lequel un fluide de travail interne est chauffé par combustion à partir d'une source externe, à travers la paroi du moteur ou un échangeur de chaleur. Le fluide, alors qu'il se dilate et agit sur le mécanisme du moteur, produit un mouvement et un travail utilisables. Le fluide est ensuite refroidi, comprimé et réutilisé (cycle fermé), ou (moins fréquemment) déchargé, et un fluide froid est introduit (moteur pneumatique à cycle ouvert).
Le fluide de travail peut être un gaz, une vapeur ou un liquide, comme dans un moteur Stirling, un moteur à vapeur ou un liquide organique respectivement. Le fluide peut être de n'importe quelle composition. Le gaz est de loin le plus courant, bien qu'un liquide monophasé soit parfois utilisé. Dans le cas de la machine à vapeur, le fluide change les phases entre le liquide et le gaz.
Moteurs à combustion à air respirable
Les moteurs à combustion respirant l'air sont des moteurs à combustion qui utilisent l'oxygène de l'air atmosphérique pour oxyder («brûler») le carburant, plutôt que de transporter un oxydant, comme dans une fusée. Théoriquement, cela devrait se traduire par un meilleur boost spécifique que pour les moteurs de fusée.
Un flux d'air continu traverse le moteur respiratoire. Cet air est comprimé, mélangé avec du carburant, enflammé et expulsé comme gaz d'échappement.
Moteurs thermiques incombustibles
Certains moteurs convertissent la chaleur des processus non combustibles en travail mécanique, par exemple, une centrale nucléaire utilise la chaleur de la réaction nucléaire pour produire de la vapeur et entraîner un moteur à vapeur, ou une turbine à gaz dans un moteur-fusée peut être entraînée par la décomposition. de peroxyde d'hydrogène.
Mis à part les différentes sources d'énergie, le moteur est souvent conçu de la même manière qu'un moteur à combustion interne ou externe. Un autre groupe de moteurs sans carburant comprend les moteurs thermiques thermoacoustiques (parfois appelés «moteurs TA»), qui sont des dispositifs thermoacoustiques qui utilisent des ondes sonores de haute amplitude pour pomper la chaleur d'un endroit à un autre, ou utilisent à la place une différence de chaleur pour induire des ondes sonores de haute amplitude. . En général, les moteurs thermoacoustiques peuvent être divisés en dispositifs à ondes stationnaires et à ondes progressives.
Moteur non thermique à alimentation chimique
Les moteurs non thermiques sont généralement alimentés par une réaction chimique, mais ce ne sont pas des moteurs thermiques. Exemples:
- Moteur moléculaire - moteurs trouvés dans les êtres vivants.
- Moteur moléculaire synthétique.
Moteur électrique
Le moteur électrique est une machine électrique tournante qui transforme l'énergie électrique d'entrée, appliquée aux bornes d'alimentation, en énergie mécanique dans la sortie représentée disponible sur l'arbre du moteur. Ce type de machine électrique repose, à l'instar de ce qui se passe dans le générateur électrique, sur les forces électromagnétiques qui interagissent entre un système de courant et un champ magnétique.
Les moteurs électriques peuvent être alimentés en courant continu (par exemple, un appareil portable alimenté par batterie ou un véhicule motorisé), ou en courant alternatif provenant d'un réseau de distribution électrique central.
Des moteurs plus petits peuvent être trouvés dans les montres-bracelets électriques. Les moteurs moyens de dimensions et de caractéristiques hautement standardisées fournissent une puissance mécanique adaptée aux utilisations industrielles. Les plus gros moteurs électriques sont utilisés pour la propulsion de grands navires et à des fins telles que les compresseurs de pipeline, avec des puissances de milliers de kilowatts.
Les moteurs électriques peuvent être classés en fonction de la source d'énergie électrique, de leur construction interne et de leur application.
Moteur de puissance physique
Certains moteurs fonctionnent à l'énergie cinétique ou potentielle, par exemple, certains funiculaires, transporteurs aériens à gravité et téléphériques ont utilisé l'énergie de l'eau en mouvement ou des roches, et certaines montres ont un poids qui tombe sous la gravité. D'autres formes d'énergie potentielle comprennent les gaz comprimés (tels que les moteurs pneumatiques), les ressorts (moteurs d'horlogerie) et les élastiques.
Moteur pneumatique
Le moteur pneumatique, également appelé moteur à air comprimé, est un type particulier de moteur qui effectue un travail mécanique en exploitant la détente de l'air fortement comprimé. Les moteurs pneumatiques convertissent généralement l'air comprimé en travail mécanique par un mouvement linéaire ou rotatif.
Le mouvement linéaire peut provenir d'un diaphragme ou d'un actionneur à piston, tandis que le mouvement rotatif est fourni par un moteur pneumatique à palettes ou par un moteur pneumatique à piston. Les moteurs pneumatiques ont rencontré un grand succès dans l'industrie des outils à main et des tentatives continues sont faites pour étendre leur utilisation à l'industrie du transport.
Les moteurs pneumatiques existent depuis des siècles sous différentes formes et différentes tailles, des turbines à moteur portables à des puissances allant jusqu'à plusieurs centaines de chevaux. Certains types sont basés sur des pistons et des cylindres, d'autres utilisent des turbines. De nombreux moteurs à air comprimé améliorent leurs performances en chauffant l'air entrant ou le moteur lui-même. Les moteurs pneumatiques sont de plus en plus populaires dans les équipements portables, bien qu'il y ait des tentatives en cours pour étendre leur utilisation dans l'industrie du transport.
Moteur hydraulique
Un moteur hydraulique est celui qui tire sa puissance d'un fluide sous pression. Ce type de moteur peut être utilisé pour déplacer de lourdes charges ou produire du mouvement.
Les conceptions de moteurs hydrauliques sont similaires aux pompes hydrauliques. Certaines différences structurelles sont associées au flux de puissance inverse à travers la machine hydraulique fonctionnant en mode moteur hydraulique. Contrairement aux pompes hydrauliques, dans le moteur hydraulique, le fluide de travail est fourni à l'entrée sous pression et le couple est retiré de l'arbre à la sortie.