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Un guide complet sur différents types de moteurs synchrones

2023-12-06 14:19:30

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Dans le domaine des équipements électromécaniques, moteurs synchrones sont l'incarnation de la précision, de l'efficacité et de l'adaptabilité. Composant indispensable dans diverses industries, ces moteurs sont connus pour leur contrôle de vitesse stable et leur fonctionnement synchrone. Cela les rend indispensables dans les applications où fiabilité et performances sont critiques. Dans ce guide complet, nous embarquons pour un voyage instructif dans le monde aux multiples facettes des moteurs synchrones, en nous plongeant dans leurs diverses variations et propriétés intrinsèques. Que vous soyez un professionnel de l'industrie cherchant à approfondir votre expertise ou un passionné désireux de comprendre les subtilités de la technologie des moteurs, nous espérons que cet article vous fournira un aperçu complet du monde des moteurs synchrones.

Les moteurs synchrones se caractérisent par leur riche variété. Chaque variante est personnalisée pour répondre à différentes exigences opérationnelles. Des moteurs synchrones à réluctance stables aux moteurs synchrones à aimants permanents complexes, la gamme d'options disponibles souligne l'adaptabilité de ces machines dans de nombreuses applications. En explorant les caractéristiques uniques et les nuances de fonctionnement de chaque type de moteur, notre objectif est de vous donner une compréhension nuancée de ses capacités, vous permettant ainsi de discerner la meilleure option pour vos besoins industriels ou commerciaux spécifiques.

Leurs capacités exceptionnelles en matière de régulation précise de la vitesse, de couple élevé et d'intégration transparente avec les entraînements à fréquence variable (VFD) les placent à l'avant-garde de l'innovation, conduisant à des progrès dans des domaines allant des énergies renouvelables à l'ingénierie aérospatiale.

 

Qu'est-ce qu'un moteur synchrone ?

Un moteur électrique est un appareil électromécanique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. En fonction du type d'entrée, ils sont divisés en moteurs monophasés et triphasés. Les types de moteurs triphasés les plus courants sont les moteurs synchrones et les moteurs à induction. Lorsque des conducteurs électriques triphasés sont placés dans certaines positions géométriques (c'est-à-dire à certains angles les uns par rapport aux autres), un champ électrique est généré. Le champ magnétique tournant tourne à une certaine vitesse, appelée vitesse synchrone.

Si un électro-aimant est présent dans ce champ magnétique tournant, l'électro-aimant est magnétiquement verrouillé avec le champ tournant et tourne à la même vitesse que le champ tournant. C'est pourquoi on appelle ce type de moteur un moteur synchrone, car la vitesse du rotor du moteur est la même que le champ magnétique tournant.

 

La structure globale du moteur synchrone

Dans le moteur synchrone, nous utilisons un rotor à pôles saillants. Le terme « pôle saillant » signifie que les pôles magnétiques du rotor font saillie vers les enroulements d'induit. Le rotor d'un moteur synchrone est constitué de tôles d'acier laminées. Mais pourquoi les rotors utilisent-ils des tôles d'acier ? Les tôles réduisent les pertes par courants de Foucault se produisant dans les enroulements du transformateur. Les rotors à pôles saillants sont principalement utilisés dans la conception de moteurs à moyenne et basse vitesse. Pour atteindre une vitesse élevée, des rotors cylindriques sont utilisés dans les moteurs.

 

Types de moteurs synchrones

Maintenant que nous connaissons tous bien les moteurs synchrones, mieux vaut entrer tout de suite dans le vif du sujet. Les moteurs synchrones peuvent être divisés en deux types en fonction de la façon dont le rotor est magnétisé.

1) Moteur synchrone non excité

Dans ce type, le rotor est en acier à haute rétention, tel que l'acier au cobalt. À vitesse synchrone, il tourne avec le champ magnétique tournant du stator, il est donc traversé par un champ magnétique presque constant. Lorsque le stator interagit avec le champ du rotor, il devient un électro-aimant et possède un pôle nord et sud qui interagissent avec les pôles du champ du stator, de sorte que le rotor se déplace.

Ce type de moteur synchrone est divisé en trois catégories et disponible en trois modèles, chacun avec des caractéristiques uniques :

moteur synchrone à hystérésis

Moteur synchrone à réluctance

Moteur synchrone à aimants permanents

1.A) Moteur synchrone à hystérésis

Les moteurs à hystérésis sont des moteurs monophasés dotés d'un rotor en matériau ferromagnétique. Le rotor présente des caractéristiques de perte par hystérésis élevées. Ils sont en acier au chrome, au cobalt ou en alnico. Ils démarrent automatiquement et ne nécessitent aucun enroulement supplémentaire. Cela signifie qu'une fois magnétisé dans une direction donnée, il en résulte une boucle d'hystérésis plus large ; un grand champ magnétique inverse est nécessaire pour inverser la magnétisation.

1.B) Moteur synchrone à réluctance

La deuxième conception des moteurs synchrones non excités est la réticence. Lorsqu’un morceau de fer tourne pour compléter le trajet du flux magnétique, la résistance magnétique est toujours minimale. Lorsque les pôles sont alignés avec le champ magnétique du stator, la réluctance augmente avec l'angle entre les pôles. Cela crée un couple qui amène le rotor à s'aligner avec les pôles proches du champ magnétique du stator. Les pôles du rotor sont généralement intégrés dans des enroulements à cage d'écureuil pour fournir un couple inférieur à la vitesse synchrone pour démarrer le moteur.

1.C) Moteur synchrone à aimant permanent

Les moteurs à aimants permanents, qui intègrent des aimants permanents dans un rotor en acier, génèrent un flux magnétique constant. Lorsque la vitesse du moteur approche de la vitesse synchrone, le rotor se bloque en place. Le stator contient des enroulements liés à une source d'alimentation alternative, permettant la création d'un champ magnétique tournant. Ces moteurs sont similaires en termes de construction et de fonctionnement aux moteurs à courant continu sans balais.

2) Moteur synchrone à excitation CC

Les moteurs synchrones à excitation CC nécessitent une source d’alimentation CC pour générer un champ magnétique pour le rotor. Il comporte des enroulements de stator et des enroulements de rotor. L'alimentation CC peut être fournie par une source d'alimentation CC séparée ou par un générateur CC connecté à l'arbre du moteur.

 

Quelles sont les utilisations des moteurs synchrones ?

Les moteurs synchrones sont largement utilisés dans diverses applications industrielles et commerciales en raison de leurs caractéristiques et avantages uniques. Voici quelques utilisations courantes des moteurs synchrones :

-La production d'énergie:

Les centrales électriques utilisent souvent des générateurs synchrones pour produire de l'électricité. Ces générateurs utilisent un moteur synchrone comme moteur principal pour convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Les générateurs synchrones offrent un rendement élevé, un contrôle précis de la tension et un fonctionnement stable sous des charges variables, ce qui les rend idéaux pour les applications de production d'électricité.

-Fabrication industrielle :

Les moteurs synchrones sont couramment utilisés dans les équipements de fabrication tels que les compresseurs, les pompes et les ventilateurs. Ces machines nécessitent un contrôle précis de la vitesse et un couple élevé pour fonctionner efficacement, et les moteurs synchrones fournissent les deux. Les moteurs synchrones augmentent également la fiabilité et réduisent les besoins de maintenance, ce qui en fait un choix attrayant pour la fabrication industrielle.

Quelles sont les utilisations des moteurs synchrones ?

Les moteurs synchrones peuvent être utilisés dans une variété de produits industriels, commerciaux et même de consommation. Leurs caractéristiques uniques telles qu'un contrôle précis de la vitesse, un rendement élevé et une maintenance réduite en font un choix attrayant pour une large gamme d'applications allant de la production d'énergie aux équipements médicaux. À mesure que la technologie des moteurs continue de progresser, les moteurs synchrones devraient jouer un rôle de plus en plus important pour répondre aux besoins en énergie et en performances de diverses industries.

En résumé, les moteurs synchrones sont des appareils puissants qui ont révolutionné le paysage des applications industrielles et commerciales. Avec leur précision, leur efficacité et leur adaptabilité exceptionnelles, ces moteurs sont devenus indispensables dans diverses industries. En fournissant un aperçu complet des différents types de moteurs synchrones et de leurs applications, ce guide est conçu pour vous aider à acquérir une compréhension approfondie de leurs capacités et de leurs avantages. Alors que nous continuons à repousser les limites de l’innovation technologique, les moteurs synchrones continueront d’être à l’avant-garde de ce voyage transformateur, favorisant le progrès dans tous les secteurs.

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