Fonctionnement de la bague déphaseuse (bague de Frager) Moteur synchrone qui utilise une bague déphaseuse pour produire le champ tournant. Le rotor a une barre d'acier à fort hustérésis (en bleu). Hystérésis du rotor d'un moteur synchrone à hystérésis

Le champ tournant est généralement réalisé par l'utilisation du courant triphasé, mais la plupart des moteurs synchrones ont une puissance relativement faible, ce qui fait que le triphasé est un "overkill". On produit un champ tournant

• par un second bobinage, également alimenté par le monophasé, mais qui a un condensateur en série. Le condensateur produit un déphasage du courant par rapport au secteur. Les deux bobinages sont placés en quadrature, puisque le déphasage est de 90°. Ce système est plus complexe et plus cher que le suivant mais a un meilleur rendement.

• par deux bagues de démarrage (une sur chaque pôle) qui vont retarder le champ dans l'encoche qui est entourée par la bague (spire de Frager). Ces moteurs on un faible couple au démarrage et un mauvais rendement, mais ne nécessitent qu'un seul bobinage.

La gravure 1 montre une réalisation pratique d'un moteur à bague de démarrage. La bague de démarrage ou bague déphaseuse est une spire en cuivre. Le champ magnétique dans le pôle produit un courant. Quand le champ magnétique diminue, le courant dans la spire fait que le champ ne disparait pas immédiatement mais avec un petit retard.

Moteur synchrone à hystérésis

Ce moteur est utilisé pour des applications où un faible couple est suffisant (horloges, horodateurs, petits mécanismes,...). Comme le moteur a un faible rendement, il n'est utilisé que dans lers petits moteurs. La puissance fournie est environ 1/4 de la puissance d'un moteur asynchrone de même taille. Le moteur décroche facilement et ne peut entrainer que de faibles charges. Le couple est relativement constant pendant le démarrage et la montée en vitesse, jusqu'au moment où la vitesse de synchronisme est atteinte.

Pour ces petites puissances, on utilise du courant monophasé et on produit le champ tournant par des bagues de Frager.

Ces moteurs synchrones dont le couple au démarrage est très faible utilisent une cage d'écureuil résistive pour démarrer (voir moteur asynchrone). Une fois lancés, c'est le couple synchrone qui prend le dessus et la cage d'écureuil qui ne voit plus de champ magnétique variable n'a plus aucune fonction.

Le stator d'un moteur industriel est identique, que ce soit pour un moteur asynchrone ou synchrone. Par contre il n'existe pas de moteur dahlander synchrone.

Pour créer le champ magnétique, on utilise des aimants, ce qui rend le moteur relativement cher. De plus le montage et le démontage nécessite des précautions particulières. Utilisé en surcharge ou à une température trop élevée, les aimants peuvent perdre leur magnétisation, rendant le rotor inutilisable.

Il existe également des moteurs synchrones à électro-aimant, le courant est apporté par deux bagues et des frotteurs. Le courant pour l'électro-aimant doit être redressé. Ce moteur a un moins bon rendement et nécessite plus d'entretien.

Le moteur synchrone peut être utilisé en générateur électrique (c'est même le type de générateur le plus souvent utilisé). Le champ magnétisant est produit par un bobinage alimenté par des bagues et balais ou par un second générateur inversé sur le même axe. Cette construction permet de se passer de balais et de bagues.

Prenons un moteur qui se trouve dans la situation à droite. Nous avons un champs magnétique statorique tournant dans les sens des aiguilles d'une montre. Le rotor est fixe. Nous alimentons le moteur. Le pole sud passe successivement aux bobinages Z1, Z2 et puis Z3 pour recommencer.

Au début, comme le pole sud se trouve à Z1, le rotor aura tendance à tourner vers la gauche, puisque les poles contraires s'attirent. Mais très rapidement le pole sud se trouve à Z2, forçant le moteur à tourner vers la droite. Les deux forces qui sont identiques s'annullent et le moteur n'arrive pas à démarrer.

Ce n'est que si le moteur tourne à une vitesse proche de sa vitesse synchrone qu'il va s'accrocher au champs tournant. Le moteur synchrone dispose toujours d'une cage d'écureuil résistive pour permettre le démarrage comme un moteur asynchrone.

Mais notre moteur fonctionnerait très mal avec ses trois bobinages qui vont provoquer des à-coups. Dès que la vitesse varie un peu de la vitesse de synchronisme, un tel moteur déchroche. Pour éviter ces inconvénients, les moteurs synchrones ont tout comme les générateurs (mais pour des raisons différentes) des enroulements répartis qui font évoluer le champs magnétique de Z1 à Z2 de façon souple. Cela ne permet toujours pas le démarrage, mais une fois qu'il tourne, il tourne souplement sans grondement. Les enroulements répartis sont également utilisés avec les moteurs asynchrones. Et vous, vous avez compris maintenant? (le rotor a également trois poles, mais c'est trop difficile à dessiner)

Le moteur à réluctance variable est décrit sur une page séparée. Il s'agit également d'un moteur synchrone.

Les petits moteurs pas-à-pas utilisés dans certaines applications (imprimantes à jet d'encre,...) sont des moteurs à réluctance variable. Ils permettent un positionnement très précis, à un "pas" près.

On a redécouvert les moteurs à réluctance variable et on les utilise dans certaines applications grâce à leur très bon rendement et leur construction simple (voitures électriques, gros moteurs de ventilateurs, de pompes et de compresseurs,...)

Le moteur à excitation externe et transformateur rotatif est une version du moteur synchrone qui utilise un transformateur rotatif pour transmettre la puissance au bobinage du rotor. Il permet d'éviter les bagues et les frotteurs et nécessite moins d'entretien.

Tous les moteurs synchrones sont utilisés pour la propulsion de voitures électriques à cause de leur haut rendement.