Ce que vous devez savoir sur les moteurs électriques modernes

L'article traite de différents types de moteurs électriques, de leurs avantages et inconvénients, des perspectives de développement.

Types de moteurs électriques

Les moteurs électriques sont actuellement une composante indispensable de toute production. Dans les services publics et dans la vie quotidienne, ils sont également très souvent utilisés. Il s'agit par exemple de ventilateurs, de climatiseurs, de pompes de chauffage, etc. Par conséquent, un électricien moderne doit bien connaître les types et la conception de ces unités.

Ainsi, nous listons les types de moteurs électriques les plus courants:

1. Moteurs à courant continu, avec ancrage à aimant permanent;

2. moteurs à courant continu, avec une armature ayant un enroulement d'excitation;

3. Moteurs synchrones à courant alternatif;

4. Moteurs à induction AC;

5. Servomoteurs;

6. Moteurs à induction linéaires;

7. Rouleaux moteurs, c. À d. rouleaux à l'intérieur desquels se trouvent des moteurs électriques à engrenages;

8. Moteurs de soupape.

Moteurs à courant continu

Ce type de moteur était auparavant très largement utilisé, mais à l'heure actuelle, il est presque entièrement remplacé par des moteurs électriques asynchrones, en raison du faible coût comparatif de l'application de ces derniers. Une nouvelle direction dans le développement des moteurs à courant continu est celle des moteurs à soupape à courant continu avec une armature à aimant permanent.

Moteurs synchrones

Les moteurs électriques synchrones sont souvent utilisés pour différents types d'entraînements fonctionnant à vitesse constante, c'est-à-dire pour ventilateurs, compresseurs, pompes, générateurs DC, etc. Ce sont des moteurs d'une puissance de 20 à 10 000 kW, pour des vitesses de rotation de 125 à 1 000 tr / min.

Les moteurs se distinguent des générateurs par la présence sur le rotor, nécessaire au démarrage asynchrone, un enroulement supplémentaire court-circuité, ainsi qu'un espace relativement plus petit entre le stator et le rotor.

Les moteurs synchrones ont une efficacité supérieur, et la masse par unité de puissance est inférieure à celle des asynchrones à la même vitesse de rotation. Une caractéristique précieuse d'un moteur synchrone par rapport à un moteur asynchrone est la capacité de le réguler courant réactif, c'est-à-dire cosφ en raison d'une variation du courant d'excitation de l'enroulement d'induit. Ainsi, il est possible de rendre le cosφ proche de l'unité dans toutes les plages de fonctionnement et, ainsi, d'augmenter le rendement et de réduire les pertes dans le réseau d'alimentation.

Moteurs asynchrones

Actuellement, c'est le type de moteur le plus utilisé. Un moteur asynchrone est un moteur à courant alternatif dont la vitesse du rotor est inférieure à la vitesse de rotation du champ magnétique créé par le stator.

En modifiant la fréquence et le rapport cyclique de la tension fournie au stator, il est possible de modifier la vitesse et le moment de rotation sur l'arbre du moteur. Les moteurs à induction à cage d'écureuil les plus couramment utilisés. Le rotor est en aluminium, ce qui réduit son poids et son coût.

Les principaux avantages de ces moteurs sont son faible prix et son faible poids. La réparation de ce type de moteur électrique est relativement simple et bon marché.

Les principaux inconvénients sont un petit couple de démarrage sur l'arbre et un grand courant de démarrage 3 à 5 fois supérieur à celui de travail. Un autre gros inconvénient d'un moteur à induction est sa faible efficacité en mode de charge partielle. Par exemple, à une charge de 30% de la valeur nominale, le rendement peut passer de 90% à 40-60%!

Le principal moyen de remédier aux inconvénients d'un moteur à induction est d'utiliser un variateur de fréquence. Commande de fréquence convertit la tension secteur 220 / 380V en une tension d'impulsion de fréquence variable et de rapport cyclique. Ainsi, il est possible de modifier largement la vitesse et le couple sur l'arbre du moteur et de se débarrasser de presque tous ses défauts inhérents.Le seul "vol dans la pommade" dans ce "baril de miel" est le prix élevé du variateur de fréquence, mais en pratique tous les coûts sont payants en un an!

Servomoteurs

Ces moteurs occupent une niche particulière; ils sont utilisés lorsque des changements de précision de position et de vitesse sont nécessaires. Ce sont la technologie spatiale, la robotique, les machines CNC, etc.

Ces moteurs se distinguent par l'utilisation d'ancres de petit diamètre, comme le petit diamètre est léger. En raison du faible poids, il est possible d'obtenir une accélération maximale, c'est-à-dire mouvements rapides. Ces moteurs ont généralement un système de capteur de rétroaction, ce qui permet d'augmenter la précision du mouvement et de mettre en œuvre des algorithmes complexes pour le mouvement et l'interaction de divers systèmes.

Moteurs à induction linéaires

Un moteur à induction linéaire crée un champ magnétique qui déplace la plaque dans le moteur. La précision du mouvement peut être de 0,03 mm par mètre de mouvement, soit trois fois moins que l'épaisseur d'un cheveu humain! Habituellement, une plaque (curseur) est attachée à un mécanisme qui doit être déplacé.

De tels moteurs ont une vitesse de déplacement très élevée (jusqu'à 5 m / s), et donc des performances élevées. La vitesse et le pas de déplacement peuvent être modifiés. Puisque le moteur a un minimum de pièces mobiles, il a une grande fiabilité.

Rouleaux moteurs

La conception de ces rouleaux est assez simple: à l'intérieur du rouleau d'entraînement se trouve un moteur à courant continu miniature et une boîte de vitesses. Les rouleaux moteurs sont utilisés sur divers convoyeurs et lignes de tri.

Les avantages des rouleaux moteurs sont un faible niveau de bruit, une efficacité supérieure par rapport à un entraînement externe, le rouleau moteur ne nécessite pratiquement aucun entretien, car il ne fonctionne que lorsque vous devez déplacer le convoyeur, sa ressource est très importante. Lorsqu'un tel rouleau tombe en panne, il peut être remplacé par un autre dans les plus brefs délais.

Moteurs de soupape

Une soupape est appelée tout moteur dans lequel la régulation des modes de fonctionnement est effectuée à l'aide de convertisseurs à semi-conducteur (soupape). En règle générale, il s'agit d'un moteur synchrone avec excitation d'aimants permanents. Le stator du moteur est contrôlé par un onduleur avec commande par microprocesseur. Le moteur est équipé d'un système de capteurs pour fournir des informations sur la position, la vitesse et l'accélération.

Les principaux avantages des moteurs électriques à soupape sont:

1. absence de contact et manque de nœuds nécessitant une maintenance,

2. Ressource élevée;

3. Un couple de démarrage important et une grande capacité de surcharge du moment (5 fois ou plus);

4. Transitoires de haute performance;

5. Une vaste gamme de réglages pour une vitesse de 1: 10000 ou plus, ce qui est au moins deux ordres de grandeur plus élevé que celui des moteurs asynchrones;

6. Les meilleurs indicateurs d'efficacité et de cosφ, leur efficacité à toutes les charges dépasse 90%. Dans le même temps, les moteurs asynchrones, le rendement à demi-charges peut chuter à 40-60%!

7. Courants en circuit ouvert et courants d'appel minimaux;

8. Indicateurs de poids et de taille minimum;

9. La période de récupération minimale.

De par leurs caractéristiques de conception, ces moteurs sont divisés en deux types principaux: les moteurs CC et CA sans contact.

La principale direction de l'amélioration des moteurs de soupapes à l'heure actuelle est le développement d'algorithmes de contrôle adaptatifs sans capteur. Cela réduira le coût et augmentera la fiabilité de ces disques.

Dans un si petit article, bien sûr, il est impossible de refléter tous les aspects du développement des systèmes d'entraînement électrique, car Il s'agit d'un domaine technologique très intéressant et en évolution rapide. Les salons annuels de l'électrotechnique démontrent clairement la croissance constante du nombre d'entreprises souhaitant maîtriser ce domaine. Les leaders de ce marché, comme toujours, sont Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, etc.