Quels sont les types de moteurs électriques et comment diffèrent-ils

Fonctionnement des moteurs

Le principe de fonctionnement de tous les types de moteurs électriques consiste en l'interaction des champs magnétiques du rotor et du stator. Dans ce cas, le champ magnétique peut être créé par un magnétique ou un enroulement constant (bobine-électro-aimant).

Selon la puissance et le type de moteur, les enroulements ne peuvent être localisés que sur le stator ou sur le stator et sur le rotor. Essayons d'expliquer l'appareil et le principe de fonctionnement des mannequins en électricité.

Pour commencer, nous considérons la conception de moteurs collecteurs. Par exemple, dans les petits moteurs à collecteur CC, comme pour les modèles radio, des aimants permanents sont situés sur le stator et des bobines de fil de cuivre sont enroulées dans le rotor. Le courant vers les bobines de rotor d'un tel moteur électrique est fourni par un ensemble de balais composé de balais et d'un collecteur. Sur le collecteur se trouvent des lamelles auxquelles sont attachées les conducteurs des enroulements.

Après la mise sous tension, le rotor (ancre) commence à tourner, un collecteur est fixé dessus et des brosses fixes touchent alternativement différentes paires de lamelles de collecteur. À travers des brosses et des lamelles, le courant est fourni aux enroulements du rotor soit à un enroulement soit à un autre, créant ainsi un champ magnétique changeant qui interagit avec le champ magnétique. En conséquence, les pôles des électroaimants rotatifs et fixes sont attirés, c'est pourquoi la rotation se produit.

Si vous omettez certaines nuances, plus le courant du rotor est important, plus ce champ est grand et plus le rotor tourne rapidement. Cependant, cela s'applique principalement aux machines collectrices DC et AC (elles sont universelles).

Si nous parlons d'un moteur asynchrone (HELL) avec un rotor à cage d'écureuil - il s'agit d'un moteur électrique AC sans balais. Dans celui-ci, les enroulements sont situés sur le stator (a), et le rotor est une tige (b), brièvement fermée par des anneaux - la soi-disant cage d'écureuil.

Dans ce cas, le champ magnétique tournant du stator génère un courant dans les tiges du rotor, en raison duquel un autre champ magnétique apparaît également. Et que se passe-t-il lorsque deux aimants sont situés à proximité?

Ils sont repoussés ou attirés les uns par les autres. Étant donné que le rotor est fixé aux extrémités des roulements, le rotor commence à tourner.L'AM est destiné uniquement au courant alternatif, et la vitesse de rotation de l'arbre dépend de la fréquence du courant et du nombre de pôles dans les enroulements du stator, nous aborderons cette question plus en détail dans l'article sur les moteurs asynchrones.

Mais pour démarrer la rotation de l'arbre d'un tel moteur, il est important soit de le pousser (pour donner la vitesse initiale), soit de créer un champ magnétique tournant. Il est créé à l'aide d'enroulements disposés d'une certaine manière, connectés à un réseau d'alimentation triphasé (par exemple, 380 V), ou à l'aide de condensateurs de démarrage et de travail (dans les moteurs à induction à condensateur).

En plus de l'interaction des champs magnétiques dans la rotation de l'arbre du moteur est impliquée et Force ampère.

Par conséquent, il faut comprendre que le moment sur l'arbre du moteur abstrait et le nombre de tours dépendent de la conception et du type de la machine électrique, ainsi que de la force du courant et de sa fréquence. Je répète que dans cet article, nous n'entrerons pas dans les détails sur les caractéristiques de l'appareil de chacun des types et types de moteurs électriques, mais nous ferons des articles séparés pour cela.

Il convient de noter que les moteurs collecteurs asynchrones et universels sont les plus courants dans la vie quotidienne et en production, dans les entraînements des véhicules de construction. Ils sont utilisés partout, à la fois pour le mouvement des mécanismes industriels, et pour les voitures, les véhicules électriques et utilisés dans les appareils électroménagers, jusqu'à une brosse à dents électrique.

Classement principal

Ainsi, les moteurs électriques sont principalement divisés en machines fonctionnant en courant continu, ainsi qu'en courant alternatif. Quelle est la différence entre le courant alternatif et le courant continu, nous avons dit dans l'article: https://frm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Nous considérerons les types de moteurs électriques des machines fonctionnant à partir d'une pause.

Moteurs AC

La plupart des machines électriques utilisées dans la production et dans la vie quotidienne, pour entraîner les ascenseurs, dans d'autres types de moteurs électriques fonctionnent à partir du courant alternatif.

Les moteurs à courant alternatif peuvent être classés comme suit:

• asynchrone;
• synchrone.

Dans ce cas, les moteurs à induction se distinguent soit par la conception du rotor:

• rotor à cage d'écureuil (le plus courant avec un certain nombre de phases);
• avec un rotor de phase (seulement triphasé).

Et par le nombre de phases:

• monophasé (avec un condensateur de démarrage) sont utilisés dans les ventilateurs électriques domestiques et autres appareils de faible puissance;
• condenseur ou biphasé (il est monophasé avec un condensateur qui ne s'éteint pas pendant le fonctionnement, grâce auquel une "deuxième" phase est créée) sont utilisés dans les petites pompes, la ventilation, sur les machines à laver de type "bébé" et les anciens modèles fabriqués en URSS;
• les triphasés sont les plus courants et sont utilisés partout dans la production.

Il existe différents modèles de tension artérielle monophasée, la liste montre deux options principales!

Une caractéristique de tous les moteurs électriques asynchrones est que la vitesse du rotor est légèrement inférieure à la vitesse de rotation du champ magnétique du stator et est égale à:

où n est le nombre de tours par minute, f est la fréquence du réseau d'alimentation, p est le nombre de paires de pôles, s est glissement et "60" est secondes en une minute.

Ainsi, la vitesse du rotor est déterminée par la fréquence du réseau d'alimentation, la conception des enroulements, ou plutôt le nombre de paires de pôles (bobines) et l'amplitude du glissement.

Le glissement est une valeur qui caractérise combien la vitesse du rotor est inférieure à la fréquence d'un champ magnétique tournant. Dans des conditions de fonctionnement normales se situe dans la plage de 0,01-0,06. En termes simples, le champ dans le stator avec une paire de pôles tourne avec la vitesse:

60 * 50/1 = 3000 tr / min

Avec deux paires - 1500 tr / min, et avec trois paires - 1000 tr / min.

Lors d'un glissement, par exemple à 0,05, la vitesse du rotor sera égale à:

3000 * (1-0,05) = 2850 tr / min

Pour régler la vitesse de ces moteurs, utilisez convertisseurs de fréquence, car nous ne pouvons pas affecter les autres variables de la formule ci-dessus.

Les plus courants sont les moteurs asynchrones avec une tension d'alimentation de 220V pour connecter les enroulements selon le circuit triangle et 380V selon le circuit étoile.

Si dans une machine électrique triphasée le champ tournant du stator est créé par l'emplacement des enroulements et le déphasage dans le réseau de 120 by, alors cet effet n'est pas observé dans les monophasés. L'arbre tournera si vous le réglez sur la rotation initiale en tournant l'arbre à la main ou en installant un condensateur déphaseur, ce qui créera un déphasage sur l'enroulement de démarrage.

Les moteurs à condensateur biphasés sont disposés de la même manière, mais le deuxième enroulement ne s'éteint pas après le démarrage, mais continue de fonctionner condensateur. Par conséquent, le nom "biphasé" fait plutôt référence au schéma de conception et de câblage, plutôt qu'aux circuits de puissance. Les deux phases et monophasées sont conçues pour fonctionner sur un réseau 220V.

Les moteurs électriques synchrones (LED) sont presque toujours exécutés avec un enroulement d'excitation au niveau de l'induit, et le courant d'excitation lui est transmis soit par l'ensemble balais, soit induit par un système électromagnétique.

Ceci est nécessaire pour que son arbre tourne avec une fréquence qui coïncide avec la fréquence de rotation du champ statorique. Autrement dit, il n'y a pas de paramètre tel que glissement dans ce cas.

Le courant d'excitation est fourni par des systèmes d'excitation spéciaux, tels qu'un "générateur-moteur" ou des convertisseurs électroniques sur thyristors ou transistors. Les appareils les plus courants dans les entreprises nationales sont des appareils tels que VTE, TVU, etc.

Il n'y a pas toujours un enroulement de champ et des brosses, par exemple, dans un four à micro-ondes, un moteur synchrone à aimant permanent est utilisé dans l'entraînement de rotation des plaques.

Les machines synchrones sont explicites et implicites. Les différences visuelles sont dans la conception du rotor, dans la pratique, il y a une différence dans leurs caractéristiques, leurs méthodes de production et leur conception. Dans la pratique, il est peu probable qu'un électricien domestique ordinaire les rencontre.

Il reste à dire l'essentiel des moteurs à courant alternatif - ils sont difficiles à ajuster la vitesse de rotation en raison du fait que leur vitesse est liée à la vitesse. Une diminution de la tension (courant) sur le stator ou de l'excitation (pour synchrone et asynchrone avec un rotor de phase) entraîne une baisse du couple et une augmentation de la valeur de glissement (pour HELL), tandis que l'arbre peut tourner plus lentement. Pour réguler la vitesse de ces moteurs, vous avez besoin d'un convertisseur de fréquence. Sur la façon de choisir un chastotnik, nous avons dit dans l'article: https://frm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Moteurs à courant continu

Les types et types de moteurs CC suivants sont disponibles:

1. Moteurs à balais CC Ils sont constitués d'aimants ou d'une bobine d'excitation et d'une armature; le courant vers l'enroulement d'induit est transmis à l'aide d'un ensemble de balais, dont l'inconvénient est l'usure progressive.
2. Moteurs collecteurs universels. Ils sont similaires aux précédents, mais peuvent fonctionner aussi bien en courant continu qu'en courant alternatif.
3. Sans balais ou sans balais. Il se compose d'enroulements de stator, des aimants permanents sont installés sur le rotor. Il est connecté au circuit DC via un contrôleur spécial qui commute les enroulements du stator.

Les moteurs collecteurs peuvent être divisés en groupes selon le type d'excitation:

• avec auto-excitation;
• avec excitation indépendante.

Selon le type de connexion des enroulements de champ, ils se distinguent comme suit:

1. L'excitation séquentielle vous permet d'obtenir un moment élevé sur l'arbre, mais le régime de ralenti est également très élevé et peut endommager le moteur (ira dans l'espacement).
2. Excitation parallèle - dans ce cas, les révolutions sont plus stables et ne changent pas sous charge, mais le couple sur l'arbre est moindre.
3. L'excitation mixte combine les avantages des deux types.

Dans les DCT à collecteur de faible puissance, l'excitation est le plus souvent organisée à l'aide d'aimants permanents.

Avec une excitation indépendante du moteur électrique du collecteur, les enroulements du stator et du rotor ne sont pas connectés l'un à l'autre, mais ils sont essentiellement alimentés par différentes sources.Ainsi, il est possible d'organiser le réglage du moment ou de la vitesse, ainsi que d'obtenir une meilleure efficacité énergétique.

Selon la conception, un tel moteur électrique peut fonctionner soit uniquement en courant continu, soit en alternance et en constante. Dans le second cas, ils sont appelés "moteurs à collecteur universel". Ils sont répandus dans la vie quotidienne, utilisés dans les appareils de cuisine et les outils électriques (meuleuses, perceuses, etc.).

Les moteurs sans balais n'ont pas les inconvénients inhérents à un commutateur en raison de l'absence d'un balai. Le courant est fourni aux trois enroulements du stator et les enroulements sont commutés à l'aide du contrôleur. En fait, les DCT sans balais sont alimentés par un courant alternatif transformé. Vous pouvez découvrir le fonctionnement de ces moteurs en regardant la vidéo suivante:

Ils sont similaires dans leur conception aux moteurs synchrones, sauf que des aimants permanents sont utilisés, pas des électro-aimants. Pour faire tourner un tel moteur et augmenter son efficacité, des capteurs à effet Hall sont utilisés pour déterminer la position de l'arbre et commuter correctement les enroulements.

Souvent, ils sont appelés moteurs à soupapes, et dans les sources anglaises, ces moteurs, selon la conception, sont appelés PWSM ou BLDC.

Ils sont utilisés dans les refroidisseurs d'ordinateur, comme entraînement pour les modèles radiocommandés, tels que les quadrocoptères, ainsi que dans une roue de moteur pour un vélo.

Classification supplémentaire

En plus des moteurs discutés ci-dessus, il convient de mentionner d'autres types, tels que:

• marcher;
• servos
• linéaire
• moteurs à courant d'ondulation (semblable à un moteur à courant continu, la différence est que la puissance est fournie par un courant d'ondulation redressé).

Les moteurs pas à pas et les servos sont utilisés là où vous devez positionner le nœud d'un mécanisme. L'exemple le plus simple est une CNC, une imprimante 3D, etc. En outre, avec l'aide de "shagovikov", il est parfois possible de contrôler la position de l'accélérateur de la voiture - et ce n'est qu'une petite partie de leur application.

Une description des fonctions et caractéristiques de ces types d'entraînements électriques fait l'objet d'un article séparé. Si vous êtes intéressé, écrivez vos commentaires et nous le publierons!

Un moteur linéaire, contrairement à tout ce qui précède, le mouvement de son arbre n'est pas rotationnel, mais translationnel. Autrement dit, il ne tourne pas, mais se déplace «d'avant en arrière». Ils sont différents:

• AC basé sur le principe de fonctionnement similaire aux moteurs synchrones et asynchrones;
• courant continu;
• piézoélectrique;
• magnétostrictif.

En pratique, ils sont rares, ils sont utilisés comme entraînement pour un chemin de fer monorail, pour alimenter le corps de travail dans diverses machines.

Cependant, la classification donnée dans l'article a été choisie du point de vue pratique, tandis que dans la littérature, il est proposé de diviser l'entraînement électrique selon les critères suivants.

Selon les spécificités du couple créé:

• hystérétique;
• magnétoélectrique.

L'option de classification suivante est basée sur les différences de conception et les caractéristiques de leur conception.

Par type et emplacement de l'arbre:

• avec une disposition horizontale d'un arbre;
• avec placement vertical de la tige.

Protéger des actions environnementales:

• protégé contre l'humidité élevée et la poussière;
• pour utilisation dans des locaux explosifs.

Par la durée du mode de fonctionnement:

• intermittent (treuils, grues, moteurs de robinets-vannes);
• pour un fonctionnement continu (pompes, ventilation, etc.).

Par puissance, vous pouvez également distinguer les voitures de petite, moyenne et haute puissance. Cependant, cela n'a pas de sens de ramener les limites de ces capacités, car quelque part autour de 6 MW est la puissance moyenne, et quelque part autour de 1 kW est un nombre colossal.

Il est impossible d'examiner tous les types d'un article en détail, nous allons donc considérer chaque version séparément.Nous espérons que la classification fournie vous a brièvement aidé à comprendre quels types de moteurs CC et CA sont, ainsi que quelles sont leurs différences et leurs caractéristiques d'application!

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