Moteur synchrone vs moteur à induction
Les moteurs à induction et les moteurs synchrones sont des moteurs à courant alternatif utilisés pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.
En savoir plus sur les moteurs à induction
Basés sur les principes de l'induction électromagnétique, les premiers moteurs à induction ont été inventés par Nikola Tesla (en 1883) et Galileo Ferraris (en 1885), indépendamment. En raison de sa construction simple, de son utilisation robuste et de ses faibles coûts de construction et d'entretien, les moteurs à induction étaient le choix par rapport à de nombreux autres moteurs à courant alternatif, pour les équipements lourds et les machines.
La construction et l'assemblage du moteur à induction sont simples. Les deux parties principales du moteur à induction sont le stator et le rotor. Le stator du moteur à induction est une série de pôles magnétiques concentriques (généralement des électroaimants) et le rotor est une série d'enroulements fermés ou de tiges d'aluminium disposées de manière similaire à une cage d'écureuil, d'où le nom de rotor à cage d'écureuil. L'arbre pour délivrer le couple produit passe par l'axe du rotor. Le rotor est placé dans la cavité cylindrique du stator, mais n'est connecté électriquement à aucun circuit externe. Aucun commutateur, balais ou autre mécanisme de connexion n'est utilisé pour fournir du courant au rotor.
Comme tout moteur, il utilise des forces magnétiques pour faire tourner le rotor. Les connexions dans les bobines de stator sont agencées de manière à ce que des pôles opposés soient générés sur le côté exactement opposé des bobines de stator. Lors de la phase de démarrage, des pôles magnétiques sont créés de manière périodiquement décalée le long du périmètre. Cela crée un changement dans le flux à travers les enroulements du rotor et induit un courant. Ce courant induit génère un champ magnétique dans les enroulements du rotor, et l'interaction entre le champ du stator et le champ induit entraîne le moteur.
Les moteurs à induction sont conçus pour fonctionner à la fois en courant monophasé et polyphasé, ce dernier pour les machines à usage intensif nécessitant un couple important. La vitesse des moteurs à induction peut être contrôlée soit en utilisant le nombre de pôles magnétiques dans le pôle du stator, soit en régulant la fréquence de la source d'alimentation d'entrée. Le glissement, qui est une mesure pour déterminer le couple du moteur, donne une indication de l'efficacité du moteur. Les enroulements du rotor court-circuités ont une faible résistance, ce qui entraîne un grand courant induit pour un petit glissement dans le rotor; par conséquent, il produit un couple important.
Dans les conditions de charge maximales possibles, pour les petits moteurs, le glissement est d'environ 4 à 6 % et de 1,5 à 2 % pour les gros moteurs. Par conséquent, les moteurs à induction sont considérés comme ayant une régulation de vitesse et sont considérés comme des moteurs à vitesse constante. Pourtant, la vitesse de rotation du rotor est inférieure à la fréquence de la source d'alimentation d'entrée.
En savoir plus sur le moteur synchrone
Le moteur synchrone est l'autre grand type de moteur à courant alternatif. Le moteur synchrone est conçu pour fonctionner sans aucune différence dans la vitesse de rotation de l'arbre et la fréquence du courant de source CA; la période de rotation est un multiple entier de cycles AC.
Il existe trois principaux types de moteurs synchrones; moteurs à aimants permanents, moteurs à hystérésis et moteurs à réluctance. Des aimants permanents en néodyme-bore-fer, samarium-cob alt ou ferrite sont utilisés comme aimants permanents sur le rotor. Les entraînements à vitesse variable, où le stator est alimenté à partir d'une tension variable à fréquence variable, constituent la principale application des moteurs à aimants permanents. Ceux-ci sont utilisés dans les appareils nécessitant un contrôle précis de la vitesse et de la position.
Les moteurs à hystérésis ont un rotor cylindrique lisse et solide, qui est coulé dans un acier au cob alt "dur" magnétique à haute coercivité. Ce matériau a une large boucle d'hystérésis, c'est-à-dire qu'une fois aimanté dans un sens donné, il nécessite un champ magnétique inverse important dans le sens opposé pour inverser l'aimantation. En conséquence, le moteur à hystérésis a un angle de retard δ, qui est indépendant de la vitesse; il développe un couple constant du démarrage à la vitesse synchrone. Par conséquent, il est auto-démarrant et n'a pas besoin d'un enroulement d'induction pour le démarrer.
Moteur à induction vs moteur synchrone
• Les moteurs synchrones fonctionnent à une vitesse synchrone (RPM=120f/p) tandis que les moteurs à induction fonctionnent à une vitesse inférieure à la vitesse synchrone (RPM=120f/p - glissement), et le glissement est presque nul à un couple de charge nul et le glissement augmente avec le couple de charge.
• Les moteurs synchrones nécessitent un courant continu pour créer le champ dans les enroulements du rotor; les moteurs à induction ne sont pas tenus de fournir du courant au rotor.
• Les moteurs synchrones nécessitent des bagues collectrices et des balais pour connecter le rotor à l'alimentation électrique. Les moteurs à induction ne nécessitent pas de bagues collectrices.
• Les moteurs synchrones nécessitent des enroulements dans le rotor, tandis que les moteurs à induction sont le plus souvent construits avec des barres de conduction dans le rotor ou utilisent des enroulements court-circuités pour former une "cage d'écureuil".
