Moteurs synchrones de faible puissance

Moteurs électriques synchrones de faible puissance (micromoteurs) utilisés dans les systèmes d'automatisation, divers appareils électroménagers, horloges, caméras, etc.

La plupart des moteurs électriques synchrones de faible puissance ne diffèrent des machines à performances normales que par la conception du rotor, qui, en règle générale, n'a pas d'enroulement de champ, de bagues collectrices et de brosses pressées contre eux.

Pour générer un couple, le rotor est constitué d'un alliage magnétique dur, suivi d'une simple aimantation dans un fort champ magnétique pulsé, à la suite de quoi les pôles conservent ensuite une aimantation résiduelle.

Lorsqu'un matériau magnétique doux est utilisé, le rotor reçoit une forme spéciale qui fournit une résistance magnétique différente à son noyau magnétique dans les directions radiales.

Les moteurs synchrones à aimants permanents ont un rotor cylindrique à pôles convexes en alliage magnétique dur et un enroulement de démarrage à cage d'écureuil.

Au moment du démarrage, le moteur synchrone fonctionne comme un moteur à induction et son couple initial est créé en raison de l'interaction du champ magnétique tournant du stator avec les courants induits par celui-ci dans l'enroulement du rotor en court-circuit. Lorsque le moteur est démarré à l'état excité, le champ magnétique des aimants permanents du rotor en rotation induit e dans l'enroulement du stator. etc. v. fréquence variable et cela provoque des courants à cause desquels le couple de freinage se produit.

Le couple résultant sur l'arbre moteur est déterminé par la somme des moments dus au court-circuit de l'enroulement et à l'effet de freinage, c'est-à-dire qui dépend du glissement. Lors de l'accélération du rotor, ce couple atteint une valeur minimale qui, avec le bon choix de l'enroulement de démarrage, doit être supérieure au couple nominal.

Lorsque la vitesse approche du synchronisme, le rotor, du fait de l'interaction du champ des aimants permanents avec le champ magnétique tournant du stator, est entraîné en synchronisme puis tourne à une vitesse synchrone.

Le fonctionnement d'un moteur synchrone à aimants permanents diffère peu de celui d'un moteur synchrone bobiné.

Les moteurs à résistance synchrone ont un rotor à pôles saillants constitué d'un matériau magnétique doux avec des cavités ou des fentes, de sorte que sa résistance magnétique dans les directions radiales est différente. Le rotor creux est constitué de tôles embouties d'acier électrique et possède une bobine de démarrage court-circuitée. Il existe des rotors en matériau ferromagnétique solide avec des cavités similaires.Le rotor sectionnel est constitué de tôles d'acier électrique moulées avec de l'aluminium ou un autre matériau diamagnétique, qui agit comme un enroulement de court-circuit.

Lorsque l'enroulement du stator est activé, un champ magnétique rotatif est créé et le moteur démarre de manière asynchrone. Après avoir terminé l'accélération du rotor à la vitesse synchrone, sous l'action du couple réactif dû à la différence de résistance magnétique dans les directions radiales, il entre en synchronisme et se situe par rapport au champ magnétique tournant du stator, de sorte que sa résistance magnétique à ce champ est la plus - la plus petite.

Généralement, les moteurs à résistance synchrone sont produits avec une puissance nominale allant jusqu'à 100 W, et parfois même supérieure s'ils attachent une importance particulière à la simplicité de conception et à une fiabilité accrue. Avec les mêmes dimensions, la puissance nominale des moteurs à résistance synchrone est 2 à 3 fois inférieure à la puissance nominale des moteurs synchrones à aimants permanents, mais ils sont de conception plus simple, diffèrent par leur coût inférieur, leur facteur de puissance nominal ne dépasse pas 0,5 et le l'efficacité nominale est jusqu'à 0,35 - 0,40.

Les moteurs synchrones à hystérésis ont un rotor en alliage magnétique dur avec une large circuit d'hystérésis… Pour économiser ce matériau coûteux, le rotor est constitué d'une construction modulaire, dans laquelle l'arbre est fixé à un manchon en matériau ferro- ou diamagnétique, et est un cylindre solide ou creux renforcé assemblé à partir de plaques serrées avec une bague de verrouillage sur ça.L'utilisation d'un alliage magnétique dur pour la fabrication du rotor conduit au fait que lorsque le moteur tourne, les ondes de distribution d'induction magnétique sur les surfaces du stator et du rotor sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un certain angle, appelé l'angle d'hystérésis, qui provoque l'apparition d'un couple d'hystérésis, dirigé vers la rotation du rotor.

La différence entre les moteurs synchrones à aimants permanents et les moteurs synchrones à hystérésis est que, dans le premier cas, le rotor est pré-magnétisé dans un champ magnétique pulsé puissant lors de la fabrication de la machine, et dans le second, il est magnétisé par le champ magnétique tournant du stator.

Lors du démarrage d'un moteur synchrone avec hystérésis, en plus du moment d'hystérésis principal dans les machines à rotor solide, un couple asynchrone se produit en raison des courants de Foucault dans le circuit magnétique du rotor, ce qui contribue à l'accélération du rotor, à son entrée en synchronisme et fonctionnement ultérieur à vitesse synchrone avec déplacement constant du rotor par rapport au champ magnétique tournant du stator d'un angle déterminé par la charge sur l'arbre de la machine.

Les moteurs synchrones à hystérésis fonctionnent en modes synchrone et asynchrone, mais dans ce dernier cas avec un faible glissement. Les moteurs synchrones à hystérésis se distinguent par un couple de démarrage important, une entrée en douceur dans le synchronisme, une légère variation de courant de 20 à 30% lors du passage du mode ralenti au mode court-circuit.

Ces moteurs ont de meilleures performances que les moteurs synchrones à réluctance, se distinguent par la simplicité de conception, la fiabilité et le fonctionnement silencieux, la petite taille et le faible poids.

L'absence d'enroulement court fait osciller le rotor sous charge variable, ce qui entraîne une certaine irrégularité de sa rotation, ce qui limite le champ d'application des machines fabriquées avec une puissance nominale allant jusqu'à 400 W pour les fréquences industrielles et augmentées , à simple et à double vitesse.

Le facteur de puissance nominal des moteurs synchrones à hystérésis ne dépasse pas 0,5 et le rendement nominal atteint 0,65.

Les moteurs synchrones à hystérésis à réluctance ont un stator à pôles saillants avec une bobine située sur un noyau magnétique assemblé à partir de deux faisceaux symétriques de tôles d'acier électriques avec un joint à l'intérieur du cadre de la bobine. Le circuit magnétique a deux pôles coupés en parties égales par une rainure longitudinale, et sur l'un d'eux il y a des spires court-circuitées sur chaque pôle. Entre ces pôles divisés se trouve un rotor composé de plusieurs minces anneaux pontés en acier dur magnétique trempé, monté sur une poulie reliée à une boîte de vitesses qui réduit la vitesse de l'arbre de sortie à quelques centaines ou quelques dizaines de tours par minute.

Lors de la mise sous tension de l'enroulement du stator, en raison des spires court-circuitées, un déphasage est créé dans le temps entre les flux magnétiques des parties non blindées et blindées des pôles, ce qui conduit à l'excitation du champ magnétique tournant résultant. Ce champ en interaction avec le rotor contribue à l'apparition de couples asynchrones et d'hystérésis, provoquant l'accélération du rotor qui, lorsqu'il atteint la vitesse synchrone, sous l'influence des couples réactifs et d'hystérésis, entre en synchronisme et tourne dans le sens du partie non blindée du pôle à sa partie blindée où tourne le court-circuit.

J'ai des moteurs réversibles, au lieu de court-circuiter, quatre enroulements sont utilisés, qui sont situés sur les deux parties de chaque pôle divisé, et pour le sens de rotation accepté du rotor, la paire d'enroulements correspondante est court-circuitée.

Les moteurs synchrones à hystérésis réactive ont des dimensions et un poids relativement importants, leur puissance nominale ne dépasse pas 12 μW, ils fonctionnent à un facteur de puissance très faible et leur rendement nominal ne dépasse pas 0,01.

Les impulsions électriques de commande des moteurs pas à pas synchrones sont converties en un angle de rotation défini, mis en œuvre de manière discrète. Ils ont un stator, sur le circuit magnétique duquel se trouvent deux ou trois bobines identiques déplacées dans l'espace connectées en série à une source d'énergie électrique sous forme d'impulsions rectangulaires fréquence réglable. Sous l'influence d'impulsions de courant, les pôles du stator sont respectivement magnétisés avec une polarité variable. Le changement de sens des courants dans les enroulements du stator entraîne une inversion correspondante de l'aimantation des pôles et l'établissement d'une nouvelle polarité opposée.

Le rotor à pôles saillants des moteurs pas à pas peut être actif et réactif. Un rotor actif a une bobine de champ à courant continu, des bagues collectrices et des balais ou un système d'aimants permanents à polarité alternée, et un rotor réactif est mis en œuvre sans bobine de champ.

Le nombre de pôles sur le rotor d'un moteur pas à pas est égal à la moitié du nombre de pôles sur le stator. Chaque commutation des enroulements du stator fait tourner le champ magnétique résultant de la machine et fait bouger le rotor de manière synchrone d'un pas.Le sens de rotation du rotor dépend de la polarité de l'impulsion appliquée à l'enroulement statorique correspondant.

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