moteur électrique expliqué
Un moteur électrique convertit l’énergie électrique en énergie mécanique afin de produire un mouvement. La force générée dans un moteur provient de l’interaction entre le courant continu (CC) ou alternatif d’enroulement et un champ magnétique, qui est produit par des matériaux ferromagnétiques tels que le fer.
Une caractéristique essentielle d’un moteur électrique est l’entrefer entre le stator fixe et le rotor mobile, qui agit comme un isolant magnétique. La largeur de l’espace est le principal déterminant des performances du moteur, car elle affecte à la fois l’efficacité et l’intensité du champ magnétique.
Au fur et à mesure que le courant circule dans les bobines du rotor, elles deviennent des aimants temporaires qui interagissent avec les champs magnétiques stationnaires des aimants permanents (PM) ou des bobines de champ dans le châssis du rotor, ce qui crée un couple qui fait tourner l’arbre. Le courant est continuellement inversé entre les bobines du rotor et le stator par le collecteur, dont les contacts électriques glissants sont constitués de conducteurs souples tels que le carbone pressés sur des sections successives du cylindre du collecteur pendant sa rotation.
Un moteur électrique expliqué
Les moteurs sont alimentés en courant continu ou en courant alternatif, le premier fournissant un couple de pointe et une efficacité énergétique supérieurs à des vitesses inférieures. La vitesse à laquelle un moteur commence à tourner est appelée couple de démarrage. Lorsque le moteur atteint son point de fonctionnement (point C sur la figure ci-dessus), son couple diminue légèrement, puis augmente à mesure que le moteur continue d’accélérer. Si le couple d’accélération dépasse la capacité du moteur, il cale ou ralentit brusquement.
Diverses considérations déterminent la façon dont les moteurs sont classés, y compris la construction, l’application et s’ils sont CA ou CC. Ils peuvent être à balais ou sans balais, monophasés ou triphasés, à flux radial ou axial et refroidis par air ou par liquide.
Les plus petits moteurs électriques se trouvent dans les appareils électroménagers et les disques durs, tandis que les plus gros sont utilisés pour la propulsion des navires et la compression des pipelines, ainsi que dans les applications de traction et fixes comme les trains électriques et les ascenseurs. Les moteurs peuvent également être utilisés en sens inverse comme générateurs pour reconvertir l’électricité en énergie mécanique.
Ansys Maxwell fournit un environnement de modélisation et d’optimisation électromagnétique 3D pour les moteurs électriques. La capacité du système à prédire le comportement thermique grâce à son réseau thermique 3D intégré, associée à la capacité de simulation acoustique d’Ansys Sound, aide les concepteurs à optimiser leurs moteurs en fonction de leurs besoins spécifiques.
Malgré leurs premières démonstrations de capacité, les premiers moteurs électriques étaient des presse-papiers glorifiés avec une perte de tension dans leurs enroulements et une instabilité de leur courant d’alimentation, ce qui provoquait souvent des étincelles. Dans les années 1830, Thomas Davenport avait développé une conception plus fonctionnelle qui pouvait conduire des chariots modèles sur une piste, et des moteurs électriques pleine grandeur rudimentaires étaient disponibles 30 ans avant l’invention de la première batterie.