Introduction
Les moteurs électriques sont responsables de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique. Il s'agit d'un appareil important dans l'industrie électronique et mécanique car il joue un rôle vital dans la construction de nombreux appareils électroniques, outils et machines. Cet article sera un guide débutant sur le monde des moteurs électriques car il examinera les différents types de moteurs électriques, d'applications et bien plus encore.
Qu'est-ce que les moteurs électriques?
Les moteurs électriques sont des dispositifs qui transforment l'énergie électrique en énergie mécanique, en utilisant généralement le principe électromagnétique. La plupart des moteurs électriques fonctionnent à travers l'interaction du champ magnétique du moteur et des courants électriques enroulés autour d'un fil pour générer une force sous la forme de couple fournie sur l'arbre du moteur.
Les moteurs électriques peuvent être entraînés par des fournitures de courant direct (DC) comme les redresseurs ou les batteries ou par des fournitures de courant (AC) alternées telles que les générateurs électriques, les réseaux électriques ou les onduleurs. Les moteurs électriques peuvent être classés en fonction de leur type d'alimentation, de leur construction, de leur application et de leur type de sortie de mouvement.
Les composants clés des moteurs électriques
Le moteur électrique a des pièces différentes, mais les composants clés sont:
- Roulements de moteur électrique: Le rotor tourne sur son axe grâce au soutien des roulements du boîtier du moteur. Le rotor tourne sur son axe grâce au soutien des roulements du boîtier du moteur.
- Rotor de moteur électrique: Le rotor est un composant du moteur qui déplace et génère de l'énergie mécanique. Il contient essentiellement des conducteurs qui transportent le courant et le champ magnétique du stator applique une force pour faire tourner l'arbre.
Cependant, d'autres rotors ont des aimants permanents et le stator tient les conducteurs. Les aimants permanents offrent une efficacité élevée sur une plus grande gamme de puissance et une vitesse de travail.
L'espace d'air entre le rotor et le stator lui permet de tourner. Le souffle de l'écart a un effet important sur les propriétés électriques du moteur. Il est généralement conçu pour être aussi petit que possible, car un grand écart peut entraîner de faibles performances. Les moteurs électriques fonctionnent avec un faible facteur de puissance principalement en raison de leur conception.
- Stator du moteur électrique:Le stator entoure le rotor et abrite les aimants de champ. Ces aimants peuvent être soit des électromaignes, qui sont constitués de fils de plaie sur un noyau ferromagnétique en fer ou des aimants permanents. Ils génèrent un champ magnétique qui se déplace à travers l'enroulement du rotor, exerçant une force dessus. Le noyau en fer du stator comprend plusieurs feuilles métalliques minces avec isolation, appelées laminations. Les laminations réduisent la perte d'énergie, qui se produit si un noyau solide est utilisé.
- Armature du moteur électrique: L'armature est faite de fil de plaie sur un noyau ferromagnétique. Lorsqu'un courant électrique traverse un fil, il crée un champ magnétique qui exerce une force de Lorentz sur le fil, ce qui fait tourner le rotor et alimenter la sortie mécanique. Les bobines de fil sont enroulées autour d'un noyau de fer laminé pour créer des poteaux magnétiques lorsqu'ils sont fournis avec le courant.
- Commutateur de moteur électrique: Un commutateur est un interrupteur rotatif qui inverse périodiquement le flux de courant dans l'enroulement du rotor lorsque l'arbre tourne, fournissant un courant alternatif ou direct au rotor. Il se compose d'un cylindre en plusieurs sections de contact métallique sur l'armature. Les contacts électriques appelés pinceaux sont utilisés pour transférer le courant électrique vers le rotor. Ces brosses sont faites d'un matériau conducteur doux, comme le carbone, qui est pressé sur le commutateur. Lorsque le rotor tourne, les pinceaux créent des contacts coulissants avec chaque section consécutive du commutateur, fournissant le courant au rotor. De plus, les enroulements du fil du rotor sont connectés aux sections du commutateur.
Types de moteurs électriques
Il existe plusieurs types de moteurs électriques, et ils diffèrent tous par la façon dont les conducteurs et le champ sont disposés et également par le contrôle qui peut être exercé sur les sorties mécaniques, le couple, la vitesse et la position. Certains des principaux types de moteurs électriques sont discutés ci-dessous.
- Motors DC
Un moteur à courant continu est toute machine rotative qui convertit l'énergie électrique du courant direct (DC) en énergie mécanique. Les moteurs CC étaient couramment utilisés car ils peuvent être alimentés par les systèmes d'éclairage à courant direct. La vitesse du moteur DC peut être contrôlée sur une large gamme par une alimentation de tension variable ou modifiant la résistance du courant dans son enroulement de champ.
Les petits moteurs CC sont utilisés dans des appareils comme des outils et des jouets, tandis que les grands sont utilisés pour la propulsion des ascenseurs et des palans, des véhicules électriques et des entraînements pour les rouleaux pour l'acier.
- Moteurs à courant alternatif
Un moteur AC est un moteur électrique qui fonctionne sur un courant alternatif. Il a un stator extérieur avec des bobines qui créent un champ magnétique. Un rotor intérieur est fixé à l'arbre pour créer un deuxième champ magnétique tournant.
Il existe deux types principaux de moteurs AC: les moteurs synchrones et à induction. L'induction ou le moteur asynchrone repose uniquement sur une petite différence de vitesse entre la vitesse de l'arbre du rotor et le champ magnétique de rotation du stator appelé glissement, ce qui entraîne un courant de rotor dans l'enroulement AC du rotor.
- 12v moteurs
Un moteur CC 12V est abordable et petit mais suffisamment puissant pour être utilisé dans de nombreuses applications. Les moteurs CC 12V sont généralement sans balais et peuvent fonctionner sans utiliser de pinceaux pour déplacer le courant électrique. Une propriété unique d'un moteur CC 12V est sa tension de fonctionnement.
- Moteurs pas à pas
Un moteur pas à pas, également appelé moteur de pas, est un dispositif électromécanique qui convertit les impulsions électriques en mouvements mécaniques précis. Un moteur CC sans balais divise une révolution complète en plusieurs étapes équivalentes. Il se caractérise par la conversion d'une série d'ondes carrées d'impulsions d'entrée en incréments définis avec précision dans la position de rotation de l'arbre.
Un moteur pas à pas comprend des électromaignes dentées entourant un rotor central, qui est une pièce en fer en forme d'engrenage. Un microcontrôleur ou un circuit de conducteur externe alimente les électromagnets.
- Moteurs industriels
Les moteurs électriques industriels convertissent l'énergie électrique en puissance mécanique, produisant une force rotative ou linéaire. Bien que les courants CC alimentent certains moteurs industriels, ils sont souvent alimentés en alternant les aliments de courant (AC) comme les réseaux électriques ou les générateurs.
Les composants d'un moteur industriel comprennent le rotor, le stator, la bobine, l'espace d'air et le commutateur. Les autres types de moteurs que vous devez connaître sont les moteurs monophasés, les servomoteurs, les moteurs triphasés, les moteurs électriques 2HP, les moteurs électriques 1 ch et les moteurs sans balais.
Applications des moteurs électriques
Les moteurs électriques sont principalement utilisés dans diverses applications telles que les ventilateurs et les machines-outils, les pompes, les alternateurs, les outils électriques, les déménageurs, les compresseurs, les turbines, les rouleaux, les navires et les papeteries.
Le moteur électrique est important dans diverses applications telles que l'équipement de chauffage à haute tension, de refroidissement et de ventilation, les véhicules à moteur et les appareils électroménagers.
Les moteurs standardisés fournissent une énergie mécanique appropriée à usage industriel. Les applications comprennent des machines-outils, des outils électriques, des ventilateurs industriels, des soufflantes et des pompes, des appareils électroménagers, des véhicules et des chauffeurs de disque.
Les petits moteurs sont couramment utilisés dans les montres électriques, tandis que le freinage régénératif est souvent utilisé dans les moteurs de traction. Les moteurs électriques sont utilisés pour le freinage régénératif dans les moteurs de traction à l'inverse en tant que générateurs qui récupèrent la puissance qui pourrait autrement être perdue en raison de la friction et de la chaleur.