MOTEURS éLECTRIQUES

-moteurs électriques

MOTEURS ÉLECTRIQUES UNIVERSELS

Fonctionnent aussi bien en continu qu'en alternatif

Rotor en série avec l'inducteur--Couple proportionnel à l'intensité--Rendement faible--Puissance limitée à # 1200 W

 

MOTEURS ÉLECTRIQUES À COURANT CONTINU

-le couple du moteur

MΓ = n.Φ.i / θ

où MΓ(J-c) est le moment du couple moteur (donc un moment de torsion)

n = nombre d'enroulements

Φ (Wb)= FLUX d’induction magnétique

θ(rad)= angle de rotation (égal à 2 si l'on est en système d'unités où le radian est unité)

i(A)= intensité du courant dans l'induit

-la fréquence de rotation du moteur

f = (U-R.i) / K.Φ 

où f(Hz)= fréquence rotation

U(V)= tension électrique aux bornes du moteur

R(ohm)= résistance de l’induit

K(nombre)= coefficient de caractéristiques mécaniques du moteur (enroulements induit)

-la vitesse angulaire du moteur

est ω = θ.f (ω en rad/s, f en Hz et θ en radians)

Pour avoir ω en tours/minute, faire la conversion >>

1 radian par seconde # 10 tours par minute

 

MOTEURS ÉLECTRIQUES À COURANT ALTERNATIF

Types de constructions des moteurs:

-moteurs "série" où l'inducteur et l'induit sont en série

-moteurs "shunt" où l’inducteur est en dérivation de l’induit

-moteurs "compound" où l’inducteur comporte des fils de diamètres différents (et en série avec l’induit)

Les moteurs compound peuvent être à FLUX additifs ou à FLUX différenciés et la valeur du FLUX à prendre dans les formules sera alors soit ΣΦ (si addition), soit ΔΦ (si différence)

 

Types d'alimentations des moteurs

1-moteur synchrone

Il peut être mono- ou tri-phasé  ω = f / x*

avec ω(rad/s)= vitesse angulaire et

x*(nombre par radian)= nombre de paires de pôles du rotor par unité d’angle

Formule avec d’autres unités : ω = 60f / n  >> quand ω est en tr/mn, f en Hertz et

= nombre total de paires de pôles du rotor

Dans un moteur synchrone destiné à donner du triphasé il y a 3 enroulements induits sur le stator qui sont décalés de 4 / 3) 

Il y a donc création d'un champ combiné, dit champ tournant ayant vitesse angulaire synchrone, de  ω = f / x*  

avec ω(rad/s)= vitesse angulaire , f(Hz) = fréquence

et x*(nombre par radian)= nombre de paires de pôles du rotor par unité d’angle

 

La même formule avec d’autres unités : ω = 60f / n  >> quand ω est exprimé en tr/mn, f en Hertz et  = nombre total de paires de pôles du rotor 

 

Le théorème du champ tournant (théorème de Ferraris) exprime que si 3 bobines régulièrement disposées et réunies par rayons en 1/3 de cercle, sont alimentées par un courant de fréquence f, elles créent un champ magnétique induit qui est glissant (tournant) au centre de leur conjonction géométrique.

La fréquence devient alors f /3 et le champ est proportionnel à l'intensité des bobinages

 

2-moteur asynchrone  En général triphasé.

--le glissement >> yx (qui est le retard sur le champ tournant)

est le rapport   y= c-ωr) / ωc

avec ωc= vitesse angulaire du champ et ωcelle du rotor

ωvaut elle-même(f.θ/ np)   np est le nombre de paires de pôles d'où

y= (n1n0) /n1   avec n1= nombre de tours du champ magnétique tournant

et n0 = nombre de tours réels du moteur

Valeurs de yx  = entre 6 et 8% à pleine charge

--les puissances des moteurs ci-dessus sont soumises à la chaîne des puissances perdues selon le bilan soustractif ci-après :

(Puissance active fournie au stator) - (Pertes en effet Joule dans le stator-cuivre) -(Puissance perdue dans le fer)= Puissance restante fournie au rotor

puis encore -(Pertes Joules dans le rotor)-(Pertes de frottement et de transmission) = Puissance mécanique utilisable

--l'intensité de démarrage (pour petits moteurs, exprimée en Ampères) est 0,12 fois la puissance en Watts

Le démarrage étoile-triangle pour les moteurs asynchrones est fait dans le but de diminuer l'intensité de démarrage: la première partie du démarrage est en étoile (intensité 3 fois + faible) puis, après lancement, couplage des 3 phases en triangle

 

3-moteur linéaire: moteur qui, au lieu d'un couple de forces, implique seulement une force (donc il y a translation, sans rotation) 

 

COUPLE D'UN MOTEUR ÉLECTRIQUE

 --qui est, bien sûr, le moment de rotation du couple--

MΓ = n.Φ.i / θ

avec MΓ (Joule-couple) le moment du couple moteur (donc un moment de torsion)

n = nombre d'enroulements

Φ(Wb)= FLUX d’induction magnétique

θ(rad)= angle de rotation (égal à 2 si l'on est en système d'unités où le radian est unité)

i(A)= intensité du courant dans l'induit

 

RENDEMENT D'UN MOTEUR ÉLECTRIQUE

r (rendement) = (Puissance de sortie) / (Puissance de sortie + pertes)

 

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