Une caractéristique des moteurs électriques synchrones est que le flux magnétique et le rotor ont la même vitesse de rotation. Pour cette raison, le rotor d'un moteur électrique ne change pas de vitesse lorsque la charge augmente. Il y a un enroulement sur le rotor qui crée un champ magnétique.
Des aimants permanents puissants sont parfois utilisés. Habituellement, dans les machines synchrones, il y a autant d'enroulements sur le rotor que sur le stator. Il s'avère donc égaliser la vitesse de rotation du flux magnétique et du rotor. La charge connectée au moteur n'affecte en rien la vitesse.
Conception de moteurs électriques
Le dispositif d'un moteur synchrone se compose des éléments suivants:
- La partie fixe est le stator, sur lequel se trouvent les enroulements.
- Rotor mobile, parfois appelé inducteur ou armature.
- Couvertures avant et arrière.
- Roulements montés sur rotor.
Il y a de l'espace libre entre l'induit et le stator. Les enroulements sont posés dans les rainures, ils sont connectés dansétoile. Dès que la tension est appliquée au moteur, le courant commence à circuler dans l'enroulement d'induit. Un champ magnétique se forme autour de l'inducteur. Mais le stator est également alimenté. Et c'est là que le flux magnétique entre en jeu. Ces champs sont décalés les uns des autres.
Comment fonctionne un moteur synchrone
Dans les machines synchrones, les électro-aimants du stator sont des pôles, car ils fonctionnent en courant continu. Au total, il existe deux schémas par lesquels les enroulements du stator sont connectés:
- Salifole.
- Pôle implicite.
Afin de réduire la résistance magnétique et d'optimiser les conditions de passage du champ, des noyaux en ferromagnétiques sont utilisés. Ils sont disponibles dans le stator et le rotor.
Ils sont fabriqués à partir de qualités spéciales d'acier électrique, qui contient une quantité énorme d'un élément tel que le silicium. Avec cela, il est possible de réduire considérablement les courants de Foucault, ainsi que d'augmenter la résistance électrique du métal.
Le fonctionnement des moteurs électriques synchrones est basé sur l'interaction des pôles du stator et du rotor. Au démarrage, il accélère à la vitesse de l'écoulement. C'est dans ces conditions que le moteur électrique fonctionne en mode synchrone.
Méthode de démarrage avec moteur électrique auxiliaire
Auparavant, des moteurs de démarrage spéciaux étaient utilisés, qui étaient connectés au moteur à l'aide de dispositifs mécaniques (entraînement par courroie, chaîne, etc.). Au démarrage, le rotor a commencé à tourner et, en accélérant progressivement,atteint la vitesse synchrone. Après cela, le moteur lui-même a commencé à fonctionner. C'est exactement le principe de fonctionnement d'un moteur synchrone, quels que soient sa conception et son fabricant.
Une condition préalable est que le moteur de démarrage doit avoir une puissance d'environ 15 % de celle du moteur accéléré. Cette puissance est tout à fait suffisante pour démarrer n'importe quel moteur synchrone, même si une petite charge y est connectée. Cette méthode est assez compliquée et le coût de l'ensemble de l'équipement est considérablement augmenté.
Méthode de lancement moderne
Les conceptions modernes de moteurs synchrones ne sont pas équipées de tels circuits d'overclocking. Un système de déclenchement différent est utilisé. Approximativement de cette manière, la machine synchrone est allumée:
- À l'aide d'un rhéostat, les enroulements du rotor sont fermés. En conséquence, l'induit est court-circuité, comme sur les moteurs à induction simples.
- Le rotor a également un enroulement en cage d'écureuil qui est apaisant et empêche l'armature de se balancer pendant la synchronisation.
- Dès que l'induit atteint sa vitesse de rotation minimale, le courant continu est connecté à ses enroulements.
- Si des aimants permanents sont utilisés, des moteurs de démarrage externes doivent être utilisés.
Il existe des moteurs électriques synchrones cryogéniques qui utilisent une conception de type inversé. Les bobinages d'excitation sont constitués dematériaux supraconducteurs.
Avantages des machines synchrones
Les moteurs asynchrones et synchrones ont des conceptions très similaires, mais il existe encore des différences. Dans ce dernier, il y a un net avantage en ce que l'excitation se produit à partir d'une source de courant continu. Dans ce cas, le moteur peut fonctionner à un facteur de puissance très élevé. Les moteurs synchrones présentent également d'autres avantages:
- Ils travaillent à un rythme gonflé. Cela vous permet de réduire la consommation d'énergie et de réduire considérablement les pertes de courant. Le rendement d'une machine synchrone sera bien supérieur à celui d'un moteur asynchrone de même puissance.
- Le couple dépend directement de la tension du secteur. Même si la tension du réseau diminue, la puissance restera.
Mais encore, les machines asynchrones sont beaucoup plus utilisées que les machines synchrones. Le fait est qu'ils ont une grande fiabilité, une conception simple, ne nécessitent pas d'entretien supplémentaire.
Inconvénients des moteurs synchrones
Il s'avère que les machines synchrones ont beaucoup plus d'inconvénients. En voici les principales:
- Le circuit d'un moteur synchrone est assez complexe, il se compose d'un grand nombre d'éléments. C'est pour cette raison que le coût de l'appareil est très élevé.
- Assurez-vous d'utiliser une source constante pour alimenter l'inductancecourant. Cela complique grandement toute la construction.
- La procédure de démarrage d'un moteur électrique est assez compliquée que pour les machines asynchrones.
- Il est possible de régler la vitesse du rotor uniquement en utilisant des convertisseurs de fréquence.
En général, les avantages l'emportent largement sur les inconvénients des moteurs synchrones. Pour cette raison, ils sont très souvent utilisés là où il est nécessaire de mener un processus de production continu continu, où il n'est pas nécessaire d'arrêter et de démarrer fréquemment l'équipement. On trouve des machines synchrones dans les broyeurs, concasseurs, pompes, compresseurs. Ils s'éteignent rarement, ils fonctionnent presque constamment. Grâce à l'utilisation de tels moteurs, d'importantes économies d'énergie peuvent être réalisées.
