Moteurs à réaction synchrones modernes

Le principe de fonctionnement d'un turboréacteur synchrone

Dans les moteurs à réaction synchrones, le principe de création d'un couple rotor est quelque peu différent des moteurs synchrones asynchrones et traditionnels. Ici, le rôle décisif est attribué au noyau du rotor lui-même.

Le rotor d'un moteur synchrone à jet n'a pas d'enroulements, pas même un enroulement court-circuité. Au lieu de cela, le noyau du rotor est rendu très inhomogène en conductivité magnétique: la conductivité magnétique le long du rotor est différente de la conductivité magnétique à travers. Grâce à cette approche inhabituelle, il n'y a pas besoin à la fois d'enroulements de rotor et d'aimants permanents.

Quant au stator, l'enroulement du stator du moteur synchrone à jet peut être concentré ou distribué, tandis que le noyau et le boîtier du stator restent normaux. Toute la caractéristique réside dans le noyau de rotor très hétérogène.

Trois types principaux de rotors sont caractéristiques des turboréacteurs synchrones: un rotor à stratification transversale, un rotor à pôles distincts et un rotor à stratification axiale.

La physique du processus est la suivante. Un courant alternatif est fourni aux enroulements du stator et crée un champ magnétique tournant autour du rotor, qui est maximal dans l'entrefer entre le stator et le rotor. Le moment de rotation est obtenu du fait que le rotor essaie de tourner tout le temps pour que la résistance magnétique au flux magnétique généré par le stator soit minimale.

Le couple maximal est directement proportionnel à la différence entre les inductances longitudinales et transversales, et plus cette différence est grande, plus le couple du rotor est important.

Pour comprendre ce principe, nous nous tournons vers la figure. L'objet anisotrope 1 a une conductivité magnétique différente le long des axes a et b. Dans ce cas, l'objet isotrope 2 a la même conductivité magnétique dans toutes les directions. Un champ magnétique appliqué à l'objet 1 génère un moment de rotation lorsque l'angle entre l'axe b et les lignes d'induction magnétique B n'est pas égal à zéro. Lorsqu'un angle non nul existe, l'objet 1 déforme le champ magnétique appliqué B et la direction de la distorsion coïncide avec l'axe a de l'objet 1.

Le champ magnétique sinusoïdal créé dans le turboréacteur synchrone par l'enroulement du stator tourne avec une certaine fréquence angulaire synchrone, et donc il y aura toujours un moment de rotation, qui tend à ramener le système à l'état avec l'énergie potentielle totale la plus faible.

C'est-à-dire que le moment de rotation s'efforcera toujours de réduire la distorsion du champ magnétique du stator dans la direction de l'axe a, en diminuant l'angle entre les lignes d'induction B et l'axe b. Ainsi, si la commande du moteur vise à maintenir la constance de cet angle, alors l'énergie mécanique sera constamment obtenue à partir de l'électromagnétique.

Ainsi, le courant d'enroulement du stator fournit une aimantation avec l'existence d'un couple visant à éliminer la distorsion de champ, et en contrôlant la phase du courant en fonction de la position du rotor dans le système de coordonnées en rotation (en fonction de la valeur de l'angle de distorsion), le contrôle du couple du moteur à jet synchrone est obtenu.

Moteurs à réaction synchrones aujourd'hui

Les principaux fabricants mondiaux de moteurs électriques manifestent aujourd'hui un intérêt particulier pour les moteurs à réaction synchrones, bien que les premières versions aient été brevetées à la fin du XIXe siècle. Le fait est que l'efficacité des moteurs à réaction synchrones dépasse fondamentalement Efficacité des moteurs à induction populairessans parler de la densité de puissance.

Il n'y a pas de pertes d'énergie dans le rotor, mais généralement le rotor représente environ 30% des pertes. Cela augmente la durée de vie du moteur électrique - réduit la chaleur nocive. La masse d'un moteur à jet synchrone et ses dimensions sont 20% inférieures à celle d'une même puissance asynchrone.

Le regain d'intérêt pour les moteurs à réaction synchrones aujourd'hui est principalement associé aux vastes capacités de modélisation informatique moderne, qui permettent de trouver les versions les plus efficaces des conceptions de rotor et de stator - la recherche scientifique est plus productive et l'efficacité des versions modernes des moteurs à réaction synchrones est déjà de 98%, à cette époque comme pour les versions asynchrones, le rendement ne dépasse pas traditionnellement 90%.

Les moteurs à réaction synchrones sont fabriqués aujourd'hui sur la base de moteurs asynchrones, et avec les mêmes dimensions et dimensions de montage, un rendement plus élevé est obtenu, une puissance spécifique plus élevée est obtenue.

Avantages et inconvénients

Fabriqué à partir d'acier électrique en feuille mince, le rotor d'un moteur synchrone à jet a une conception simple et fiable sans enroulement court-circuité et sans aimants.Par conséquent, les courants provoquant un échauffement nocif sont éliminés dans le rotor - la durée de vie est augmentée et l'absence d'aimants réduit le coût du produit, y compris en minimisant les coûts de maintenance réduits .

En raison de la légèreté relative du rotor, son propre moment d'inertie est faible, de sorte que le moteur accélère plus rapidement à la vitesse nominale, ce qui entraîne des économies d'énergie.

Le variateur de fréquence en tant que régulateur de vitesse rend la commande du moteur très flexible sur une large gamme de vitesses de fonctionnement. Quant aux lacunes, elle n'en est qu'une: la nécessité d'un convertisseur de fréquence.

L'utilisation d'un convertisseur de fréquence avec correction active du facteur de puissance permet d'atteindre le facteur de puissance maximum du système, ce qui est très important dans toute production moderne.