Moteur électrique

Définition : Système permettant la conversion d'une énergie électrique en énergie mécanique.

Ce type d'énergie de mouvement mécanique est la plupart du temps en rotation, mais on peut également le convertir en translation (voir rubrique mécanique).

Types de moteurs :

Le moteur à courant alternatif dite moteur asynchrone :

Ces moteurs sont les plus connus dans l'industrie, ils sont l'avantage d'être les moins coûteuse en thermes de maintenance et reste la technologie le plus fiable.

Il peut être aussi un générateur d'électricité et donc une conversion inversée de ce système.

Fonctionnement :

Grâce aux bobine d'inductance (voir rubrique électronique), on créer un champ magnétique capable de tourner avec l'activation de chaque bobine tous les x secondes pendant un certain temps pour créer ce fameux champ tournant, au quel cas, le rotor réagit au champ magnétique créant ainsi sa rotation.

Cela se fait juste avec une tension sinusoïdal du réseau qui impose une fréquence de 50Hz, autrement dit 50 périodes d'une sinusoïde en une seconde.

Problème, la vitesse de rotation du moteur sera toujours en fonction du réseau.

Cependant, il existe plusieurs moyens de contourner ce problème de vitesse fixe, on peut le faire en ajoutant ou en retirant le nombres de polarité au rotor cela permet de faire modifier la vitesse de rotation.

L'avantage de ce système est d'augmenter ou abaisser le Couple moteur (ou la Force) en fonction du nombres de polarité, plus le nombres de pôles est important, plus le Couple sera important et la vitesse sera moins élevé.

La deuxième solution existant permettant la variation de la vitesse sera d'installer un variateur permettant de modifier la fréquence de la tension.

Ce système fonctionne électroniquement avec des diodes, on redresse la tension dans un premier lieu, et on l'ondule à nouveau en choisissant la fréquence qu'il faut pour avoir une vitesse de rotation que l'on souhaite.

L'avantage de ce système est d'obtenir la vitesse que l'on veut librement (a condition de ne pas faire tourner trop vite non plus, dans ce cas il faut voir la vitesse maximum supporté du moteur), mais ce système est assez onéreux et nécessite plus d'entretien.

Moteur à courant continu (MCC) :

Les moteurs à courant continu fonctionne assez différemment du moteur a courant alternatif, son fonctionnement est assez complexe car en effet, pour faire tourner le rotor, le champ magnétique ne doit pas rester fixe au quel cas le rotor restera fixe.

Le champ magnétique est le commandement des pôles du rotor.

Dans le cas d'un courant continu, le champ reste fixe, mais du coup comment faire en sorte que sa puisse tourner ?

C'est grâce à Zénobe Gramme qui réussit à créer ce qu'on appelle le moteur ou la dynamo (Générateur) de Gramme.

Cette expression que l'on utilise plus (je comprend pas pourquoi ?) et remplacé par un simple "moteur ou générateur à courant continu", c'était une révolution dans le domaine industriel et domestique, c'est notamment grâce a cette invention que ce système est beaucoup utilisé dans de nombreux appareils et machines.

Il existe plusieurs cas de fonctionnement.

MCC avec le courant passant dans le stator et également dans le rotor, c'est un système fonctionnant avec les "contraintes" magnétique et inversant le sens du champ grâce à un balais venant faire contact sur le rotor.

Ce courant dans le stator que l'on appelle l'inducteur sert à créer un champ ou pour ma part je dirais un "pré champ magnétique" vous verrez pourquoi, voici son schéma de fonctionnement :

Cette même tension du réseau va aller sur l'induit (rotor) via les balais, cela va venir alimenter une bobine, une résistance et une force électro motrice noté E, créant ainsi un nouveau champ magnétique, voici son schéma :

Ces deux champ vont venir s'opposer créant une force permettant la mise en rotation.

Ce système peut aussi fonctionner avec des aimants au stator.

Il existe plusieurs types de branchement d'alimentation de l'inducteur et de l'induit, il peut être en série ou parallèlement :

Pour faire fonctionner et varier la vitesse, on applique une tension que l'on peut faire varier pour augmenter ou diminuer sa vitesse.

MISE EN GARDE :

Dans le cas d'un branchement séparé de l'inducteur et de l'induit, la tension appliqué à l'induit ne doit pas être à 0V surtout quand le moteur tourne, il doit toujours y apparaître un champ magnétique au rotor au quel cas d'un moteur à l'arrêt on créer une surchauffe à l'inducteur, mais surtout dans le cas d'un moteur tournant, de mettre la f.e.m (tension sur l'induit) à 0, il y a emballement du moteur faisant tourner de plus en plus vite jusqu'à la rupture, les dégâts peuvent être important et il y a un réel danger si on ne le manipule pas correctement.

Il existe aussi un moteur fonctionnant sans brosse autrement appelé "moteur brushless".

En réalité ce type de moteur est un hybride entre le moteur à courant alternatif et le moteur à courant continu.
Ce fonctionnement se fait sous forme électronique, en réalité on ondule la tension et on l'envoie sur des bobines reprenant ainsi le fonctionnement d'un moteur asynchrone, voici un schéma l’expliquant :




En augmentant la tension, la vitesse de rotation augmente jusqu'à sa tension supporté et inversement.

Son plus grand avantage de cette technologie, est qu'on peut le miniaturiser, c'est ce qu'il est utilisé dans des ventilateurs axial pour nos ordinateurs par exemple.
Il est reconnu pour sa grande fiabilité et on peut augmenter son couple juste en augmentant sa tension.

En revanche le Couple est assez limité et la tension supporté est plutôt faible.