Electricité
Les moteurs synchrones
synchrone
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Les générateurs les plus courants fonctionnent en mode synchrone, c.à.d. synchronisées au réseau. Il existe également des moteurs dont la vitesse de rotation est synchronisée au réseau électrique.

Moteurs synchrones

Moteur synchrone qui utilise une bague déphaseuse pour produire le champ tournant.
Le rotor est un aimant permanent.

Le moteur synchrone

Le rotor d'un moteur synchrone se compose d'un aimant permanent tandis que le stator produit un champ tournant.

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.

Les moteurs synchrones à hystérésis sont utilisés dans les horloges, les horodateurs et autres appareils de mesure du temps, etc, donc toutes des applications où un faible couple est suffisant (le couple au démarrage est faible et ces moteurs doivent démarrer à vide). L'hystérésis du rotor massif fait apparaitre un champ magnétique fixe.

Il existe également des moteurs synchrones à (électro-)aimant. Ces moteurs dont le couple au démarrage est très faible utilisent une petite cage d'écureuil pour démarrer (voir moteur asynchrone). L'utilisation d'un aimant limite le couple qui peut être produit, mais on trouve maintenant des aimants bien plus puissants, utilisés dans les moteurs à courant continu: on utilise même de plus en plus souvent un aimant dans les démarreurs, alors que ce type de moteur doit fournir un couple très important.

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.


Moteur à réluctance variable

La réluctance est la résistance magnétique d'un circuit. Le champ magnétique tente de réduire cette résistance, par exemple en attirant une plaque de métal pour réduire l'entrefer. Les électro-aimants, amis également certains types de moteurs sont basés sur ce principe.

Le moteur à réluctance variable est un moteur synchrone qui fonctionne comme un électro-aimant. Il se compose d'un rotor avec des pôles saillants en acier facilement magnétisable. Le nombre de pôles du rotor ne correspond pas à celui du stator. En envoyant du courant dans un des bobinages (par exemple les bobines indiquées "C") les pôles saillants du rotor sont attirés en face du bobinage magnétisé et le rotor tourne d'un "pas" dans le sens des aiguilles d'une montre. Si on alimente les bobines "D", le moteur va tourner d'un pas dans le sens inverse.

Les moteurs synchrones et les moteurs à réluctance variable sont utilisés comme moteurs pas-à-pas et commandés électroniquement. Dans les applications les plus courantes (moteurs d'imprimante, de scanner, moteur dans des appareils médicaux, etc) la commande se fait avec un signal carré. Ce signal produit des variations de couple importantes et un bruit caractéristique. Dans les applications où une puissance plus élevée est nécessaire, on alimente les bobinages avec un courant sinusoïdal, le courant de chaque bobinage étant déphasé.

Ces deux types de moteur permettent également un frein moteur efficace en alimentant en permanence un ou deux bobinages.

Le moteur à réluctance variable ne peut pas fonctionner comme générateur, puisque le magnétisme du rotor n'est pas permanent.

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