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Moteur à courant continu (universel)

Moteur ionique

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Le moteur ionique

Le moteur ionique fonctionne en faisant transiter un plasma (gaz ionisé très chaud - 10 millions de degrés ) à travers un tube fini en tuyère. L'ionisation du gaz - de l'hydrogène - permet de séparer les électrons des ions. Ceux-ci sont ensuite propulsés à des vitesses entre 50 et 300 km/s. Des champs magnétiques sont utilisés pour canaliser le plasma dans le moteur et à la sortie pour contrôler la vitesse d'éjection.
Pour chauffer le plasma il faut environs 10 MW par moteur. Cette puissance peut être fournie par un réacteur nucléaire à l'uranium.

L'utilisation d'un tel moteur est a réserver pour des vols interplanétaires.

Le moteur asynchrone

Construction :
un stator composé de bobines fixes identiques au moteur synchrone
un rotor. soit bobiné avec trois bagues, soit en cage d'écureuil
(le moteur à cage est un moteur particulièrement bon marché).

Fonctionnement électrique:

• voir la vidéo (version CD ou EPSIC.ch - 14Mo)
• voir la vidéo (version "light" 4MO)

Les bobines - alimentées en alternatif triphasé - produisent chacune un flux magnétique dont la résultante est un champ magnétique tournant (voir ou sur le champ tournant). Ce flux coupe les conducteurs du rotor et y induit un courant qui lui-même engendrera un flux magnétique induit. Un effet dynamique se crée entre les deux flux et entraîne la mise en rotation du rotor. Ce type de moteur peut donc démarrer seul.
Le rotor ne peut jamais atteindre la vitesse synchrone (vitesse de rotation du champs tournant) car il n'y aurait plus de variation de flux dans les conducteurs rotoriques.

Courant de démarrage:

Lors du démarrage, un grand courant est absorbé au réseau. Pour en limiter la grandeur, on peut faire:

•     un démarrage étoile-triangle (si le moteur se raccorde normalement en triangle sur votre réseau);
•     le constructeur peut construire un moteur à cage avec une forme d'encoche particulière ou en différent matériaux;
•     il peut également bobiner le rotor ce qui permettra d'y raccorder (par l'intermédiaire des bagues) des résistances de démarrage - en limitant le courant du rotor, on diminue aussi le courant du stator.
  

La plaquette:

La plaquette du moteur doit comporter les indications suivantes:
Puissance mécanique
tensions et couplage : par exemple 230/ 400 D/Y ou 400/690 D/Y
courant de ligne pour chacun des couplages
cos phi pour chacun des couplages
vitesse de rotation.en tours par minute
Les autres grandeurs S, Q, rendement, courant et tension de phase se calcul à partir de ces éléments.

Frein des moteurs asynchrones

Le frein à contre-courant est simplement l'alimentation du stator en croisant 2 fils d'alimentation. Ceci change le sens du champ tournant   (voir ou sur le champ tournant), induisant des courants de sens contraire dans le stator et donc une force induite de sens opposé au sens de rotation actuel. Le moteur est donc freiné.
Attention, si on laisse l'alimentation du frein après l'arrêt du moteur, ce dernier va redémarrer en sens inverse.

Frein à courant continu

Dans ce cas de freinage, il faut une source de tension continue. Après déconnexion de l'alimentation, le stator est alimenté avec le courant continu ( un pôle sur un enroulement U1et l'autre sur les deux autres V1 et W1) Il produit un champ magnétique fixe dans le moteur. Les conducteurs du rotor coupe les lignes de force magnétique. Une force induite prend naissance sur le rotor; son sens et tel qu'elle s'oppose à tout déplacement du rotor. Ce dernier est donc ralenti, puis bloqué dans sa position d'arrêt.

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Alimentation du moteur triphasé en monophasé:

Les moteurs de petites puissances (moins de 1kW) peuvent être alimentés en monophasé si l'on raccorde un condensateur entre l'un des conducteurs et la borne libre du bornier d'alimentation. L'inversion du sens de rotation s'obtient en raccordant le condensateur soit sur un pôle d'alimentation soit sur l'autre( soit en W1 et V1, soit entre W1 et U1) Le couplage - étoile ou triangle - est à choisir en fonction de la plaquette du fabriquant. note : la puissance en monophasée n'est que de 60% de celle en triphasé.

Le choix du condenssteur est quelque chose qui présente une grande difficulté. Un professionnel devra faire plusieurs essais pour déterminer la capacité du condensateur selon le fonctionnement du moteur. Le quidam pourra prendre comme référence une valeur (approximative) de 8,2 microfarad par 100W de puissance avec une tension d'alimentation de 230 V. Cette valeur doit être divisée par 3 si la tension est de 400 V. Si le couple n'est pas suffisent, on procéde à des essais avec des capacités plus importantes.

Attention, il ne faut pas confondre ce moteur avec un moteur monophasé à deux enroulements qui fonctionne aussi avec un condensateur.

Moteurs à plusieurs vitesses

Les moteurs à plusieurs vitesses peuvent être réparti en deux groupes:
- moteur à plusieurs enroulements - ces moteurs ont plusieurs stators pour un seul rotor (le nombre de paire de pôle est différent pour chaque stator.
- moteur à demi-bobine
(PAM ou Dalhander) ce dernier est caractérisé par un rapport de deux de ses vitesses - selon le couplage que l'on fait (triangle série pour la petite vitesse ou étoile parallèle pour la grande) on double le nombre de paire de pôles du stator, variant ainsi la vitesse de son champ tournant.
note : On peut également faire varier la vitesse de rotation d'un moteur triphasé en utilisant un convertisseur de fréquences.

Moteur synchrone:

Lorsqu'elles sont alimentées, les bobines réparties sur la périphérie du moteur (le stator) engendrent des flux magnétiques variables en intensité et en sens. La résultante des flux s'appelle le champ tournant (voir ou sur le champ tournant). Cette résultant tourne à une vitesse dépendant de la fréquence du réseau et du nombre de paires de pôles (paires de bobines statoriques) selon la relation :

n = f / p [s^-1] = [s^-1] /[-]

Lorsqu'on alimente l(es) ' enroulement (s) du rotor en courant continu (par le deux collecteurs), la polarité magnétique ne change pas par rapport à l'arbre du moteur. Ces pôles magnétiques vont "crocher" sur les pôles du champ tournant - donc avoir exactement la même vitesse de rotation - et entraîner avec lui le rotor. En cas de surcharge mécanique, le rotor ne pourra plus tourner à sa vitesse nominal et "décrochera" (il s'arrêtera).

Le moteur synchrone ne tournant qu'à la vitesse du champ tournant, n'a pas une accélération suffisamment élevée et doit par conséquence être amené à une vitesse proche de sa vitesse nominal par un moyen auxiliaire (moteur auxiliaire, fonctionnement en asynchrone au démarrage, rémanence du rotor + dynamo en bout d'arbre, entraînement mécanique).

exemples d'utilisation: (avec des commandes à ondulateurs à thyristor- pour des puissances > 1000 kW)
T.G.V. Atlantique , propulsion de gros navire, malaxeur (industrie chimique), circulateur (centrale nucléaire)

Le moteur synchrone sert é transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique.
L'alternateur synchrone sert à transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique.

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