Les moteurs électriques
Les principaux types de moteurs électriques sont :
1. A courant continu,
2. Pas à pas,
3. Les moteurs synchrones,
4. Les moteurs à courant alternatif triphasé (appelés asynchrones triphasés)
Parmi tous les types de moteurs, les moteurs asynchrones triphasés sont les plus utilisés, principalement les moteurs à cage.
Moteurs à courant continu
Il est utilisé plutôt pour les petites puissances.
Cette machine est constituée : d’une partie fixe (le stator ou inducteur) et une partie tournante (le rotor), d’un circuit inducteur qui est la source du champ magnétique, d’un collecteur qui est associé aux balais.
Moteurs Synchrones
Ce moteur est constitué d’un stator et d’un rotor. Après le démarrage le moteur tourne en synchronisme avec le champ tournant.
Le stator, habituellement induit, est constitué d’un bobinage triphasé généralement couplé en étoile, découpé en P paire de pôles.
L’inducteur est généralement le rotor. Suivant la technologie, le champ magnétique est crée par des bobinages ou des aimants permanents. Dans le cas des moteurs synchrones, le rotor est un moment magnétique permanent, et la vitesse du rotor est proportionnelle à la fréquence du courant triphasé qui alimente le stator.
Moteurs Pas à Pas
Un moteur pas à pas est un moteur qui est alimenté en courant continu. Son rotor est constitué de N pôles magnétiques (Nord et Sud). Son Stator est constitué de bobines qui sont alimentées par un circuit électronique les unes à la suite des autres pour créer des pôles nord et sud en fonction du sens d’alimentation.
Moteurs Asynchrones Triphasés
Le moteur est composé de 3 bobines qui créent 3 champs magnétiques variables. La composition de ces 3 champs magnétiques crée un champ magnétique tournant qui entraîne le rotor en rotation par la création d’une force électromagnétique.
Le fonctionnement du moteur asynchrone est quasiment semblable à celui du moteur synchrone, mais la vitesse du rotor n’est donc pas proportionnelle à la fréquence du courant qui alimente le stator.
Le transport de l’énergie en triphasé permet de véhiculer beaucoup plus de puissance. Le triphasé permet également de créer des champs magnétiques tournants qui sont à la base du fonctionnement des moteurs asynchrones triphasés. Ce sont les moteurs les plus utilisés. Une source triphasée est composé de trois générateurs monophasés 230 V ~ ayant un point commun le point neutre.
Les trois bobines d’un moteur asynchrone doivent être couplées et raccordées au réseau triphasé. Les 2 couplages possibles sont étoile ou triangle.
Les différents types de rotor :
Rotor à cages ( à cages résistant ) : La cage est fermée par 2 anneaux résistants d’un alliage particulier. Ces moteurs présentant un fort glissement au couple nominal. Leur couple de démarrage est élevé et le courant de démarrage faible. Leur rendement est faible en raison des pertes dans le rotor.
Ces moteurs sont principalement utilisé par exemple quand on a besoin d’un fort couple de démarrage avec un courant d’appel limité ex : les convoyeurs)
Rotor à simple cage : l’ensemble a l’aspect d’une cage d’écureuil. Ces moteurs ont un couple de démarrage relativement faible et le courant absorbé lors de la mise sous tension est très supérieur au courant nominal. En contre partie ils ont un faible glissement en couple nominal.
Moteurs essentiellement utilisés pour améliorer les rendements sur des pompes et ventilateurs.
Rotor à double cage : comporte deux cages concentriques. Au début du démarrage, le courant rotorique étant de fréquence élevée, le courant ne circule que dans la cage extérieure. Le couple produit par la cage extérieure résistante est important et l’appel de courant réduit. En fin de démarrage le moteur se comporte sensiblement comme s’il était construit avec une seule cage peu résistante.
Le rotor bobine ou à bagues : En fonction de la valeur des résistances insérées dans le circuit rotorique, ce type de moteur peut développer un couple de démarrage s’élevant jusqu’à 2,5 fois le couple nominal. Le courant au démarrage est sensiblement proportionnel au couple développé sur l’arbre moteur
Différences entre moteurs électriques Synchrones et Asynchrones
Utilisation des moteurs Synchrones : moteurs pas à pas, application nécessitant une vitesse stable en fonction de la charge, production d’énergie
Utilisation des moteurs Asynchrones : entrainement divers, le plus utilisé dans l’industrie (coût de fabrication, maintenance, variation de vitesse…)
Inconvénients des moteurs Asynchrones
· Pour les moyens/gros moteurs (électroaimant), demande un entretiens des bagues.
· Si le couple dépasse son couple électromagnétique maximal, il décroche. Le couple chute alors à zéro, plus d’effet moteur.
· Il a des difficultés de démarrage, si le moteur n’est pas associé à un variateur de vitesse, le démarrage doit s’effectuer à vide.
Avantages des moteurs Asynchrones
· La vitesse dépend de la charge (l’augmentation de charge fait diminuer la vitesse)
· Pour les moteurs de moyenne et grande puissance, il faut gérer la pointe de courant de démarrage égale à 6-8 fois le courant nominal
· Le cos à vide est très faible (non réglable)
· Rendement moins bon ( 0.9 pour gros moteurs).