Moteur synchrone vs moteur à induction

Les moteurs à induction et les moteurs synchrones sont des moteurs à courant alternatif utilisés pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.

En savoir plus sur les moteurs à induction

Basés sur les principes de l'induction électromagnétique, les premiers moteurs à induction ont été inventés par Nikola Tesla (en 1883) et Galileo Ferraris (en 1885), indépendamment. En raison de sa construction simple et de son utilisation robuste et de ses faibles coûts de construction et d'entretien, les moteurs à induction étaient le choix par rapport à de nombreux autres moteurs à courant alternatif, pour les équipements lourds et les machines.

La construction et l'assemblage du moteur à induction sont simples. Les deux parties principales du moteur à induction sont le stator et le rotor. Le stator dans le moteur à induction est une série de pôles magnétiques concentriques (généralement des électro-aimants), et le rotor est une série d'enroulements fermés, ou des tiges en aluminium disposées d'une manière similaire à une cage d'écureuil, d'où le nom de rotor à cage d'écureuil. L'arbre pour délivrer le couple produit passe par l'axe du rotor. Le rotor est placé dans la cavité cylindrique du stator, mais n'est connecté électriquement à aucun circuit externe. Aucun commutateur, balais ou autre mécanisme de connexion n'est utilisé pour fournir du courant au rotor.

Comme tout moteur, il utilise des forces magnétiques pour faire tourner le rotor. Les connexions dans les bobines de stator sont disposées de manière à ce que des pôles opposés soient générés du côté opposé exact des bobines de stator. Lors de la phase de démarrage, des pôles magnétiques sont créés de façon à se déplacer périodiquement le long du périmètre. Cela crée une modification du flux à travers les enroulements du rotor et induit un courant. Ce courant induit génère un champ magnétique dans les enroulements du rotor et l'interaction entre le champ statorique et le champ induit entraîne le moteur.

Les moteurs à induction sont conçus pour fonctionner dans des courants monophasés et polyphasés, ces derniers pour les machines lourdes qui nécessitent un couple élevé. La vitesse des moteurs à induction peut être contrôlée soit en utilisant le nombre de pôles magnétiques dans le pôle du stator, soit en régulant la fréquence de la source d'alimentation d'entrée. Le glissement, qui est une mesure pour déterminer le couple du moteur, donne une indication de l'efficacité du moteur. Les enroulements du rotor court-circuités ont une faible résistance, ce qui entraîne un fort courant induit pour un petit glissement dans le rotor; par conséquent, il produit un couple élevé.

Aux conditions de charge maximales possibles, pour les petits moteurs, le glissement est d'environ 4 à 6% et de 1,5 à 2% pour les gros moteurs, donc les moteurs à induction sont considérés comme ayant une régulation de vitesse et sont considérés comme des moteurs à vitesse constante. Pourtant, la vitesse de rotation du rotor est plus lente que la fréquence de la source d'alimentation d'entrée.

En savoir plus sur le moteur synchrone

Le moteur synchrone est l'autre type majeur de moteur à courant alternatif. Le moteur synchrone est conçu pour fonctionner sans aucune différence dans le taux de rotation de l'arbre et la fréquence du courant de source CA; la période de rotation est un multiple entier de cycles alternatifs.

Il existe trois principaux types de moteurs synchrones; moteurs à aimants permanents, moteurs à hystérésis et moteurs à réluctance. Des aimants permanents en néodyme-bore-fer, samarium-cobalt ou ferrite sont utilisés comme aimants permanents sur le rotor. Les entraînements à vitesse variable, où le stator est alimenté par une fréquence variable et une tension variable, sont la principale application des moteurs à aimants permanents. Ils sont utilisés dans les appareils qui nécessitent un contrôle précis de la vitesse et de la position.

Les moteurs à hystérésis ont un rotor cylindrique lisse et solide, qui est coulé en acier au cobalt magnétique «dur» à haute coercivité. Ce matériau possède une large boucle d'hystérésis, c'est-à-dire qu'une fois magnétisé dans une direction donnée, il nécessite un grand champ magnétique inverse dans la direction opposée pour inverser la magnétisation. En conséquence, le moteur à hystérésis a un angle de retard δ, qui est indépendant de la vitesse; il développe un couple constant du démarrage à la vitesse synchrone. Par conséquent, il démarre automatiquement et n'a pas besoin d'un enroulement par induction pour le démarrer.

Moteur à induction vs moteur synchrone

• Les moteurs synchrones fonctionnent à vitesse synchrone (RPM = 120f / p) tandis que les moteurs à induction fonctionnent à une vitesse inférieure à synchrone (RPM = 120f / p - glissement), et le glissement est presque nul à couple de charge nul et le glissement augmente avec le couple de charge .

• Les moteurs synchrones nécessitent un courant continu pour créer le champ dans les enroulements du rotor; les moteurs à induction ne sont pas tenus de fournir du courant au rotor.

• Les moteurs synchrones nécessitent des bagues collectrices et des balais pour connecter le rotor à l'alimentation. Les moteurs à induction ne nécessitent pas de bagues collectrices.

• Les moteurs synchrones nécessitent des enroulements dans le rotor, tandis que les moteurs à induction sont le plus souvent construits avec des barres de conduction dans le rotor ou utilisent des enroulements court-circuités pour former une «cage d'écureuil».