Les moteurs alternatifs regroupent presque tous les moteurs

Vendredi 13 avril 2007 20h21

Ce doc contient tout ce que l’on peut trouver de mieux sur le net qui explique le fonctionnement des moteurs, ils permet de comprendre leur fonctionnement, mais ça reste bordélique

Pour comprendre le fonctionnement de l’électricité de manière très simple, voir ces dessins animés incontournables :

http://www.edf.com/53507i/Accueilfr/LAtelierJeunes/Unexposeafaire/Unexposeafaireecole.html&classlevel_i_id=2

(voyage de l’électricité 1 et 2 , par le créateur des Shadok)

I Les Moteurs Universel

Il s’agit du moteur de Faraday, le premier moteur, qui fonctionne en courant continu et alternatif : une ou plusieurs bobine sont parcouru par un courant dans un champ magnétique : il se crée une force de Laplace

Il possède un stator feuilleté afin d'éviter que le champ magnétique alternatif (variable vu du référentiel du rotor, constant vu du référentiel du stator) n'y induise trop de courants de Foucault: sur les image du bas, le courant circule dans un sens, on voit la spire selon un pole sud. Il faut quelle soit perpendiculaire pour que ce pole sud soit aligné avec le pole nord du stator. Elle subit une force qui va la déplacer., en fait c’est une force magnétique, c’est comme si le pole sud était par terre, et le pole nord debout : le pole nord peu pas bouger, il est fixe, par contre le pole sud peut se déplacer ce sont 2 aimant qui s’attire, mais le pole sud de la spire ne vas pas coller sur le pole nord du stator, car mécaniquement elle en peut pas, elle ne peu que tourner sur un axe, mais pas s’incliner.

Pour voir pourquoi ça marche en alternatif, et bien le rotor (partie mouvante) et le stator (bobine) sont connecté tout les 2 en alternatif, les pole change en même temps

..

Les poles satire toujours en changeant constamment, mais il satire toujours

en vrai , voici le stator , une bobine crée le champ B:

la bobine est relié sur un noyau de fer, ce qui augmente l’intensité de son champ magnétique.

collecteur. Les balais qui assurent le passage du courant.

ceci en version alternatif, n’utilise pas la version avec commutateur, on met 2 broche a la palce. Mais avec un commutateur, c’est exactement pareil. (voir la c’est pas mal http://www.walter-fendt.de/ph14d/generator.htm )

on peut donc soit produire du courant continu ou alternatif suivant la présence ou non du collecteur ! c’est le principe de la machine de gramme, produisant du courant continu

Cette machine a été le premier modèle des générateurs industriels à courants continus. Le champ inducteur (stator) est un large aimant en fer à cheval; le champ induit (rotor) est un bobinage particulier dans lequel réside l'essentiel de l'invention. (voir photo ci dessous)

Sur un socle de chêne est fixée verticalement une lourde platine de laiton, qui supporte un gros aimant en fer à cheval (hauteur 50 cm environ) constitué en plusieurs éléments superposés. Entre les extrémités des pôles de l'aimant sont installées deux pièces de fer doux, usinées de sorte à présenter une ouverture cylindrique annulaire qui entroure le bobinage. Ces pièces constituent l'entrefer de l'aimant. Elles ont pour propriété de concentrer l'essentiel de son champ magnétique autour du bobinage. Celui-ci est porté par deux colonnes de laiton tourné, disposées dans l'axe principal de l'aimant. Ces colonnes portent également une grande roue dentée à manivelle, qui transmet son mouvement au rotor. Ce dernier porte, sur son arbre central, un noyau de buis, autour duquel est disposé un anneau de fer doux.

Le circuit induit consiste en un fil de cuivre enroulé dans le même sens tout autour de l'anneau. En fait il est partagé en sections égales qui font chacune un toron autour de l'anneau. Ce montage est dit "en cage d'écureuil". Les contacts de chacun des torons communiquent avec deux des équerres de cuivre disposées en rayons autour de l'arbre. Celles-ci sont isolées les unes des autres; leurs parties apparentes sont parallèles à l'arbre, et sont destinées à entrer en contact les unes après les autres avec les balais. L'ensemble des balais et des équerres porte le nom de collecteur. Enfin ces balais sont reliés électriquement à deux bornes.

Détail de la machine de Gramme, exemplaire du lycée St Louis. On distingue une partie du bobinage en cage d'écureuil : on récupère donc des courant induit, mais ce n’est pas une machine asynchrone.

Lorsqu'on imprime à l'anneau un mouvement uniforme, l'expérience montre que le circuit est parcouru par un courant continu dont le sens dépend du sens de la rotation. La machine fonctionne alors comme génératrice. Mais elle est réversible, comme la roue de Barlow, l'appareil de Faraday ou la table d'Ampère, et autres appareils dans lesquels un courant peut prendre un mouvement de rotation continue sous l'action d'un champ magnétique extérieur. C'est ainsi que l'axe s'anime d'un mouvement régulier si on relie les balais aux bornes d'une pile.

« 1865 Antonio Pacinotti publie, dans le n°19 de la revue Nuovo Cimento, une communication sur un anneau tournant dans un champ magnétique, qui préfigure l'induit des machines électriques, dont il envisage l'utilisation aussi bien en génératrices qu'en moteurs. N'ayant pu dépasser le stade expérimental, ses réalisations restent sans suite. James Clerk Maxwell publie son traité d'électricité et de magnétisme, véritable fondement de l'électromagnétisme moderne. Les fameuses équations de Maxwell sont lancées.

1868 L'Anglais Wilde réalise la première machine dynamoélectrique ou dynamo. Il remplace, à la suite des travaux de Werner von Siemens, l'aimant permanent par un électro-aimant alimenté par une machine auxiliaire.

1869 L'inventeur belge Zénobe Gramme (1826-1901), né à Jehay-Bodegnée (province de Liège), rend possible la réalisation des génératrices à courant continu en imaginant le collecteur. Il améliore les premières versions archaïques d'alternateurs (1867) et devient célèbre en retrouvant le principe de l'induit en anneau de Pacinotti. En 1871, il présentera à l'Académie des sciences de Paris la première génératrice industrielle de courant continu, que l'on appela machine de Gramme »

Dans les moteur continu, on envoi de l’électricité dans une bobines qui créer alors des pôles qui se repousse. On obtient un mouvement, force de Laplace. Mais si on donne le mouvement, le champ magnétique varie par rapport aux conducteur, cela crée des courant induit qui crée des pôles à ces bobines pour tenter de contrer la variation du champ magnétique du stator (il est constant, mais le conducteur est en mouvement, il ne le voit pas constant). On peut donc récupérer ces courant induit avec l’appareil de Gramme, qui utilise un collecteur, donc du courant continu.

On est pas obligé de se limiter a une seule bobine en rotor, on peut en augmenter le nombre

Schéma basique, d’autre schéma plus mieux :

Une dynamo peut, si on lui envoi du courant continu, devenir un moteur fonctionnant au courant continue. Explication en bas

This is a schematic representation of a typical three-slot two-pole brushed motor. The armature has three electromagnets, and three commutator segments. The brushes sometimes contact more than one segment.

Also notice that both ends of electromagnet number 2 are contacting the "-" brush at the particular point in time captured by Figure 12. This means that no current is flowing through electromagnet 2, and only number 1 and 3 are on. Effectively, the armature is now a pair of electromagnets; number 3 is being attracted by the north pole of the right hand permanent magnet, and number 1 is being repelled. One twelfth of a turn later, as in Figure 13, all three electromagnets have current flowing through them

The same motor as in Figure 12, one twelfth of a rotation (30 degrees) later.

Now, electromagnet number 1 is being both repelled by the right hand permanent magnet, and attracted by the left hand one. Number 2 is being repelled by the left magnet, and number 3 is still being attracted by the right magnet. Another twelfth of a turn later, in Figure 14, electromagnet 1 is being attracted to the left hand magnet, and number 2 is still being repelled.

The motor from Figure 12, one sixth of a rotation (60 degrees) later

Electromagnet 3 is turned off. This progression of electromagnets switching on and off continues as the motor turns, eventually returning to the state of the first figure.

Dans la réalité, le est un pincement, on fait juste passer le fil jaune sur une boucle, pour ceux ki on choisi de faire le moteur en un fil.

Bien sur, le morceau de fer qui contient els bobine, sert de support, mais aussi a amplifier le champ envoyé par les aimant du stator, statique, la bobine subit donc un champ magnétique plus important. TOUT ceci est le fonctionnement de la machine de Gramme, reste a savoir comment faire avec plus de 3 bobine dans le rotor, réponse dans quelque jour le temps de réunir un peu de matos

Vue sur les collecteurs, ils sont isolés les un des autre

Prochaine idée = expliquer le fonctionnement des moteur continu a plus de 3 spire, reste a deviner le fonctionnement, la place des bobine a connecté sur les collecteur :

The rotor is very simple……and goes in an equally simple housing with two “C” shaped magnets. The housing is made of soft iron and creates the magnetic poles of the stator.

Un autre type de moteur intéressant:

Sometimes called "pancake motors", these are a particular cunning motor configuration whose operation is in some ways is easier to visualise than that of a conventional motor. They fit into confined spaces (say inside a car door, to make the windows go up and down) and, because the rotor is light and has little rotational inertia, can accelerate to full speed and stop again very rapidly. This feature isn't so important for car windows (unless you’re into drive-by shootings), but is essential for industrial robots and other servo mechanisms.

Advantages: Disadvantages:

• Efficient – no hysteresis or "iron" loss • Expensive to make

• Very low rotational inertia • Armature has little mass, and therefore can overheat quickly

• Light weight

• Flat, so fits into confined space.

This is what a typical printed circuit motor looks like. Don't worry about the two black wires for the moment.

This is what's inside. Glued to each "face” of the motor are (in this case) eight magnets. Their poles alternate N-S-N-S etc as you go around.

Here's the other face, with its eight magnets. These lines up exactly (north to south) with the magnets on the other face, creating a strong magnetic field across the gap where the rotor sits. (Try not to think about that black wire for the moment.) So, now we've set up a strong magnetic field running axially (ie, parallel to the motor shaft). That field threads back and forth eight times through the small gap that will be occupied by the rotor when we put it all back together. (Note that the end faces are made of iron and complete the magnetic circuit.)

Now, if the magnetic field is parallel to the shaft, and we want a tangential force on the rotor, which way does the current have to be flowing? Well, it has to be at right angles to both, and therefore radial.

Now it should all make sense. The brushes contact the rotor on that blackened area near the shaft. The current goes out along the copper wire, and is travelling almost radially as it goes through the region of highest magnetic field. (Almost radial but not quite, to reduce cogging torque.) So, a force is exerted on the wire that is at right angles to the wire and at right angles to the magnetic field, causing the rotor to turn. Now, if the wire just turned around and came back in towards the shaft again, the force on the bit coming back would be equal and opposite to what it was going out, cancelling out any useful torque and the whole thing would just sit there with smoke pouring out of it. So, once the wire has gone out past the magnet, let's take it over diagonally to the right and bring it back in to the shaft past the next magnet which, you'll recall, has its magnetic field in the opposite orientation. Now the force on the returning piece of wire will add to the torque, and away we go. Très fort.

Once back on the blackened piece of rotor the current can pass out through the second brush and back to the battery or whatever it is that's powering the robot.

Try not to think about the black wire for a moment. In this picture you can see the two brushes. They simply rub on the rotor which, as you saw, consists simply of a flat piece of insulator with copper lines etched or stamped on it, like a printed-circuit board. The other side of the brushes ends up as brass terminals on the outside of the motor, as in the first photo.

So there we have it. The only problem now is that the magnets themselves cannot retain their strongest permanent field unless they are always in a completed magnetic circuit. So, you can't magnetise them and then assemble the motor. But, once you've assembled the motor, you can't get at them to magnetise them. So, we can't actually build this kind of motor. Pity, really, it was looking rather promising.

But wait a moment! Suppose we thread a black wire back and forth between the magnets, as in the picture above. Let's bring the wire outside the motor, and once everything is assembled we zap a gazillion amps through the wire. Think about what direction the magnetic field created by the current through that wire will be in. Perfect! Admittedly it's not a very thick wire to be coping with such a large current (typically several thousand amps), but it's only for a few milliseconds and the wire doesn't have time to complain. Trés trés interessant.

II Les Moteurs synchrone

DC (courant continu) (nécessite un circuit électrique qui va alimenter en temps voulu les bobine du stator pour créer un champ tournant) et AC

Une machine synchrone est une machine électrique :

Soit produisant un courant électrique dont la fréquence est déterminée par la vitesse de rotation de machine ;

Soit absorbant un courant électrique dont la vitesse de rotation est déterminé par la fréquence du courant.

C’est un moteur sans broches, la machine synchrone est souvent utilisée comme génératrice. [On l'appelle alors « dynamo »(mais ce nom ne correspond pas a ça, voir les moteur universel, c’est une erreur de language), produisant du courant alternatif ] , en réalité, cela s’appelle un alternateur; sur un vélo, il y a un alternateur, un aimant qui tourne (rotor) induisant des courants dans les bobines fixe (stator). Д animation

Fonctionnement des moteur synchrones : Les courants du stator créent un champ magnétique tournant dans le stator. Sa fréquence de rotation (sa vitesse) est proportionnelle à la fréquence de l'alimentation électrique. La vitesse de ce champ tournant est appelée vitesse de synchronisme.

L'enroulement au rotor est alimenté par un courant continu ce qui le rend semblable à un aimant. Il peut d'ailleurs être constitué d'aimants permanents, le rotor n'a alors plus besoin d'alimentation. Le champ magnétique du rotor créé cherche en permanence à s'aligner sur celui du stator

Plus couramment un électroaimant en rotor assure l'induction. Ce bobinage est alimenté en courant continu, à l'aide d'un collecteur à bague rotatif (une double bague avec balais)

voir le gif en haut, les bagues tournent, le circuit a toujours le courant dans le même sens si on l’alimente en continu., le circuit devient un electroaimant.

Dans le cas moteur, l’aimant permanent (ou une bobine alimenté un courant continu) au centre suit le champ produit par les bobine, il ne sarrète jamais, c’est le jeu de l’âne avec la carotte.

Mis à part pour la réalisation de groupe électrogène de faible puissance, cette machine est généralement triphasée. Pour la production d’électricité, les centrales électriques utilisent des alternateurs dont les puissances peuvent avoisiner les 1500 MW.

Comme le nom l'indique, la vitesse de rotation de ces machines est toujours proportionnelle à la fréquence des courants qui la traversent

Il est constitué d'un ROTOR (qui tourne) et d'un STATOR (qui ne bouge pas) :

- La circulation d'un courant électrique dans les bobinages du stator (partie fixe) provoque la création d'un champ magnétique. (rouge = pôle sud, noir = pôle nord, gris = neutre)

- Les tensions alternatives (rouge, verte et bleue) étant décalées, alors ce champ magnétique "tourne" autour le l'axe du moteur.

- Ainsi, l'aimant situé au milieu, en cherchant à s'aligner sur ce champ magnétique, provoque la rotation du rotor (arbre moteur).

La vitesse de rotation dépend de la fréquence du courant alternatif fourni au moteur.

Le fonctionnement du moteur synchrone triphasé repose sur la création d'un champ magnétique tournant :

Les trois bobines 1, 2 et 3 sont alimentées chacune par trois courants alternatifs décalés dans le temps (phases 1, 2 et 3).

L'aimant placé au milieu a donc tendance à "suivre" l'orientation de ce champ magnétique tournant.

Sur la figure ci-contre, la couleur rouge représente un champ magnétique positif (pôle sud), et la couleur noire représente un champ magnétique négatif (pôle nord)

Д Voir lanimation ici et ici en vidéo

Lorsqu'elles sont alimentées, les bobines réparties sur la périphérie du moteur (le stator) engendrent des flux magnétiques variables en intensité et en sens. La résultante des flux s'appelle le champ tournant. Cette résultant tourne à une vitesse dépendant de la fréquence du réseau et du nombre de paires de pôles p (paires de bobines statoriques) selon la relation :

n = f / p [s-1] = [s-1]

Lorsqu'on alimente l(es) ' enroulement (s) du rotor en courant continu (par les deux collecteurs), la polarité magnétique ne change pas par rapport à l'arbre du moteur. Ces pôles magnétiques vont "crocher" sur les pôles du champ tournant - donc avoir exactement la même vitesse de rotation - et entraîner avec lui le rotor. En cas de surcharge mécanique, le rotor ne pourra plus tourner à sa vitesse nominal et "décrochera" (il s'arrêtera).

C'est donc la vitesse du rotor donc de la turbine, qui détermine la vitesse du champ électrique tournant dans le stator et donc la fréquence du courant produit. On peut donc dire :

f = k N

f: frequence en sortie de l'alternateur

k : coefficient dependant de l'alternateur

N : vitesse de rotation du rotor

C'est pour cela que les alternateurs doivent être régulé en vitesse, afin de garder une fréquence fixe qui est en France le 50 Hz

Le moteur synchrone ne tournant qu'à la vitesse du champ tournant, il n'a pas une accélération suffisamment élevée et doit par conséquence être amené à une vitesse proche de sa vitesse nominal par un moyen auxiliaire (moteur auxiliaire, fonctionnement en asynchrone au démarrage, rémanence du rotor + dynamo en bout d'arbre, entraînement mécanique).

Ces champs tournants s’applique aussi au moteur asynchrone, c le même principe, sauf que le rotor, bouge avec des courant induit.

Les moteurs Brushless équipent en particulier les disques durs et les graveurs de DVD de nos ordinateurs. Il sont également très utilisés en aéromodélisme pour faire voler des modèles réduits d'avions et d'hélicoptères.

As promised, the magnets are on the rotor (with fan blades attached) in a ring around the outside of the hub. By “feeling” them by using a small compass as a probe, we find that there are four poles, running N-S-N-S around the ring.

Д brushmotor

Д et la, les capteur a effet hall sont parfois utilisés comme détecteur de position : dans les moteurs électriques de type brushless, par exemple, ils détectent la variation de champ magnétique lors du passage d'un pôle du rotor, 4 Pole.

Д Ici 2 poles

The “stator”, in the centre, has four small coils with shaped pole pieces to create a strong magnetic field next to the rotor. Depending on which director the current flows through each coil, it will attract or repel a north pole.

Now we’ve peeled the label off and can see the electronics that does the switching. It consists of a single integrated circuit and a few small capacitors, so it’s actually not all that complex! If we google the part number of the chip (LB1962M), we find it is a “Fan motor single phase full-wave driver”, which I guess is reassuring.

But how does the motor know the exact moment that the magnet has passed one pole, and therefore that it’s time to reverse the current flow? There are three techniques commonly used:

• Hall-effect sensors. This is a neat, non-contact way of knowing where the magnets are.

• Back EMF. This is even neater. We don’t use sensors at all, but use the fact that the magnet moving past the coil will induce a voltage in it, and use this voltage to tell us where the magnet is.

• Don’t bother. For the ultimate minimalist approach, just keep switching the coils in sequence and assume the rotor will keep up. For motors with a small load that is well defined (eg, a fan), this works pretty well.

plus ya de pole, plus la vitesse diminue

Les centrales hydrauliques, dont les turbines tournent plus lentement, ont des rotors comportant un nombre important de pôles (14, 16 pôles). L'axe de rotation de l'arbre peut être vertical ou horizontal et le diamètre de cet arbre est grand.

Alternateur de centrale hydraulique :

C'est la parti tournante de l'alternateur, elle est couplée à la turbine. C'est la parti fixe de l'alternateur. Il récupère l'énergie sous

Le rotor a besoin d'être alimenté en courant continu, afin de pouvoir créer le flux. forme d'électricité en triphasé.

Ces électro-aimants, solidaires du rotor, présentent des pôles sud et nord alternés

500kwstator

Salle des machines de la centrale nucléaire de Flamanville (Manche) contenant 3 turbines (à droite) et 1 alternateur (à gauche)

Compréhension

Et la, vous aller tout comprendre en admettant un seul concept : si on arrive a fabriquer un générateur, il suffit de lui donner du courant pour qu’il se transforme en moteur. On va essayer de fabriquer un générateur synchrone, c’est plus simple. Synchrone car on utilise un aimant en rotor, il va suivre le champ magnétique tournant du stator, sans en perdre une miette, il n’est pas décalé, il est synchonus : en même temps. Observons comment font les hommes de la jungle pour fabriquer un générateur, comme les centrales, qu’ils vont utiliser pour faire une éolienne.

Moui, 9 bobine (un multiple de 3 comme triphasé ? chut !) imprégné dans une colle, c’est donc le stator.

Au milieu va donc tourner le rotor constitué d’aimant permanent en néodyme (il sont encore plus puissant que les miens vu leur taille), il y en a 12, ‘un nombre pair, comme le nombre de pole d’un aimant (on peu pas laisser un pole tout seul, le circuit magnétique doit être fermé)

Donc les 4 tiges de fer vont entraîner les aimant, hum et enfin j’ai pu leur

dérober leur plan qui représente le sens d’enroulement des bobines.

(il s’agit d’un montage triangle mais chuut !)

Ca serait une erreur de brancher vite fait les bobines sans savoir vraiment

Ce qui se passe, alors voyons ce qu’ils ont fait :

Le principe tout d’abord : on veut

- Un stator fixe qui produit un champ magnétique qui va se déplacer en rond autour du rotor (comme une aiguille d’horloge se déplace sur le cadran)
- Un rotor constitué d’un aimant permanent qui va suivre aveuglément ce champ avec aucun retard par rapport au depalcement du champ : le rotor et le sens de déplacement du champ ont donc la même vitesse. (ps on aurait pu utiliser une cage écureuil en utilisant des courant induit , mais ça c’est les moteur asynchrone)

Déjà faut comprendre le principe. Prenons qu’une seule bobine, celle avec l’enroulement de fil rouge par exemple. Lorsqu’on approche le pôle sud de cette bobine, elle va réagir en contrant cette augmentation de champ magnétique en tentant de repousser le pole sud, de l’aimant, donc elle va produire un pole sud. Elle créer un courant induit qui va donc, suivant son sens produire le pole sud de la bobine. La règle de la main droite nous dit que le sens du courant est dans ce sens, indiqué avec la flèche blanche, son sens donne un pole sud :

A ce moment lorsque l’aimant est face au pole sud de la bobine, il est au plus prés, le courant induit tentant de s’opposer a son passage est maximale, sur la courbe rouge on est a un max(courant positif). Lorsque le pole sud s’éloigne petit a petit, la bobine va tenter de réatirer le pole sud de l’aimant ( de manière a garder toujours un champ de l’aimant constant), elle va donc chercher a créer un pole nord, donc a créer un courant de sens contraire a la flèche blanche, cela baisse progressivement la valeur totale du courant. En fait Lorsque l’aimant au pole sud commence a arriver devant al bobine, la bobine crer un champ sud de plus en plus fort pour sopooser acette variationde flux, vu que le champ augmente car l’aimant se rapproche. La valeur du courant induit est donc au maximum, le champ produit par al bobine , sud, est max. Lorsque l’aimant seloigne un petit peu de la bobine,c a rc’estnous qui l’éloignons, la bobine va soposer a cette fuite de l’aimant, en créant un champ sud un peu moins fort, donc un courant induit un peu moins fort. Elle baisse son intensité jusqu'à valoir 0, l’aimant s’est éloigné au maximum, il est eprpendiculaire ala bobine. La bobine aurait pu aussi créer un courant de sens contraire a la flèche blanche, elle devient un pole nord, elle aurai pu essayer ed réatirrer l’aimant qui s’éloigne, mais cela doit demander trop denergie d’inverser brutalement le courant, diminuer le courant induit donc le pole sud quelle produit revient au meme, elle oppose moisnde resistance.

Mais le pole sud de l’aimant s’éloigne inexorablement, la bobine ne produit plus de courant (aimant perpendiculaire)

Mais a ce moment la, l’aimant continuer de tourner dans le sens indiqué, ce n’est plus le pole sud, mais le pole Nord, qui se rapproche de notre bobine. Elle va réagir en s’opposant a cette augmentation de champ, en créant donc un courant induit qui va créer un pole nord de manière a repousser l’aimant. Plus l’aimant se rapproche de la bobine, et plus le pole nord produit par al bobine sera important, donc el courant induit sera de plus en plus fort jusqu'à atteindre un maximale, qui est négatif (car au départ on a choisi positif le sens de la flèche blanche, lorsque la bobine crée un pole sud).

Lorsque l’aimant Nord s’éloigne peu a peu, elle va opposer moins de répulsion a cette aimant en diminuant l’intensité de son pole nord (la bobine) donc du courant induit quelle produit, il y a de moins en moins de courant négatif, jusqu a atteindre 0 lorsque l’aimant est perpendiculaire. Lorsque le pole sud de l’aimant approche a nouveau, la bobine créé a mesure que l’aimant se rapproche un pole sud qui se renforce, donc un courant dans le sens de la flèche blanche qui augmente, jusqua atteindre un max quant l’aimant est au plus prés ect.

On sait que le courant produit est maximale lorsque un pole de l’aimant fais face directement aune bobine . Si on dispose dans le rotor 3 bobine a 120 ° (2pi/3), le pole de l’aimant sera pas en même temps devant les 3 bobine, mais devant une a al fois, on obtient alors des maximum decalé de l’espacement des bobine, l’espace que met l’aimant a parcourir. On obtient alors du courant alternatif triphasé. Alors comment marche els centrale électrique ? en effet, il sort de la centrale 3 fil électrique, 1 pour chaque phase, or je vois ici sur es schéma qu’il ya 6 fil.

Et bien loule, car si comme sur les graph que vous voyer en haut, on faisait la somme a chaque instant du courant présent, on trouverai..0 !

Et oui en prenant un fil de chaque bobine et en reliant a un autre, la somme des 3 vaut 0 on peut donc faire des montages comme ceci :

C’est pour ça que dans les générateur y’a que 3 fil. Alors pour brancher un appareil euh… ché pa trop, mais ce qui peut nous interesser c’est de convertir ces tension en tension continu avec un montage redressement + un condo pour lisser la tension obtenu, ou avec un pont, a voir , se renseigner la dessus ; Les transfo crée un neutre, comme ça chacun peut utiliser une phase et un neutre, le courant est bouclé (car la c limite avec une phase, on a qu’un fil..) Le transport en triphasé permet d’économiser du câble et de diminuer les pertes par effet joule : 3 fils de phases suffisent (le neutre n'est pas transporté, il est "recréé" au niveau du dernier transformateur)

Ce montage représente qu’une seule phase.

There are basically two ways to wire a 3 phase alternator, star ( or Wye) and Delta. With Delta you get lower voltage but more amps. In star you get higher voltage but less amps. You can calculate these by using the square root of 3 ( or 1.732 ). Each coil set is a "phase" of the alternator so when you measure voltage,ohms or current to test one phase of the alternator you would measure the "phase". Once you know what the output will be from one phase you can calculate the "line" output of either delta or star. The line voltage would be measured from any 2 of the 3 outputs. If one phase measured 22 volts in your test and 10 amps then the star configuration would produce 38 volts and 10 amps ( 22 x 1.732 ). The amps remain the same as the phase measurement because the star is basically series'd to another phase. In Delta you would get 22 volts at 17.32 amps (10 amps x 1.73 ). If you calculate this out 22 volts x 17.32 = 381 watts and 38 x 10 = 380 watts... so what is the advantage? Typically the resistance in Delta is 1/3 the resistance of star. If the resistance of star was 1.5 ohms we could calculate the output ( see formula section ). Lets assume the test was at 600 rpm, we achieved 38 volts in star ( about 16 rpm per volt ) so at 1000 rpm we would get 62.5 volts less battery voltage of 12.6 = 49.9 volts / 1.5 ohms = 33.26 amps * 12.6 = 419 watts... not to bad. Now in delta we had 22 volts at the same rpm ( about 27 rpm per volt ). So at the same 1000 rpm we get 37 volts - 12.6 battery = 24.4 volts / .5 ohms = 48.8 amps * 12.6 = 614 watts. Almost a 200 watt gain !!! The advantage of star is the higher voltage at lower rpm which means our unit would have to make 201 rpm to start charging at 12.6V where the Delta would require 340 rpm to start charging.

Question : mais pourquoi ils ont 9 bobines et 12 aimant ?

Parce qu’ils ont amélioré le système. Si on met plus de bobine et plus d’aimant, on obtient plus de courant (on multiplie la production) :

Il y a 2 méthodes.

In a single phase unit the coils are wound opposite of the first. That is to say one is wound clockwise and the next is counter clockwise. If your unit has 8 magnets then it would also have 8 coils. With 3 phase you would have 3 coils for each pair of magnets. A pair meaning one north and one south magnet. There are many combinations for any one set up. For instance you could use 8 magnets and only have 6 coils without overlapping them... or 3 set of 4 coils in series. For now we won't worry about the combinations and stick with the basics. Below shows a diagram of 4 magnets with the placement of each of the coil sets...

As you can see the first phase covers only the north pole magnets and are wound all in the same direction. The other of the two are identical to the first with the exception they are offset equally. The next diagram shows all the sets in place for a 4 pole alternator. You end up with 3 start wires labeled A,B,C and 3 end wires labeled D,E,F. The output wires to this arrangement would be A, C and E. The reason E is an output or ends up being a "start" wire is because when the magnet passes over the 2nd phase its out of phase between the 1 and 3 so the ends are reversed instead of winding them in the opposite order.

1 ére méthode, un seul sens de bobinage pour toutes les bobines !

C’est le principe qu’est intéressant, sur le schéma des bûcherons, les 3 bobines sont en série, et de même enroulement

Ici 5 bobine 1 phase, en fait on s’en fout de l’ordre des aimant : il faut juste un rotor avec des pôles alternant Nord Sud, Nord Sud. Toute façon la somme de toute les bobine relié en série, ça fera 0 donc on s’en fout mais bon c’est difficile de vérifier car il manque des info

Les aimant associé au 5*3(phase)= 15 bobine.

Dans leur construction d’éolienne, le rotor contenant les

bobines est au milieu des 2 disques contenant les aimant, ainsi le circuit magnétique est fermé

2éme méthode : on utilise des bobine bobiné inversement une fois sur 2, on peut donc utiliser des pole différent : un pole sud devant la première bobine, un pole nord sur la seconde bobine inversé pour la même phase, elle produise des courant toujours dans le même sens on peut les mettre en série

Sur la première image, il figure une phase, le courant produit par les bobines sera toujours le même, on peut les mettre en série, car les bobine sont inversé. SI on fait la règle de la main droite, si ya un pole nord sur la bobine, ça crée un courant mais de l’autre coté ya un pole sud en même temps, et avec la bobine inversé, la règle de la main droite nous donne le sens du courant : comme la bobine a un sens de bobinage différent, le courant est dans le même sens que l’autre.

Tout est bouclé. Des petit doc en vrac :

III Les Moteurs asynchrone, ou « moteur a induction »

video

LES STATORS SONT IDENTIQUES AUX MOTEURS SYNCHRONE , ILS CREENT UN CHAMP TOURNANT

Les bobines - alimentées en alternatif triphasé - produisent chacune un flux magnétique dont la résultante est un champ magnétique tournant (voir ou sur le champ tournant). Ce flux coupe les conducteurs du rotor et y induit un courant qui lui-même engendrera un flux magnétique induit. Un effet dynamique se crée entre les deux flux et entraîne la mise en rotation du rotor. Ce type de moteur peut donc démarrer seul.

Le rotor ne peut jamais atteindre la vitesse synchrone (vitesse de rotation du champ tournant) car il n'y aurait plus de variation de flux dans les conducteurs rotoriques.

Il n’y a plus d’aimant permanent ni de circulation de courant dans le rotor. Du fait de sa simplicité de construction, d'utilisation et d'entretien, de sa robustesse et son faible prix de revient, la machine asynchrone est très couramment utilisée comme moteur dans une gamme de puissance allant de quelques centaines de watts à plusieurs milliers de kilowatts

Pour fonctionner en courant monophasé, ces machines nécessitent un système de démarrage

Comme le nom l'indique, la vitesse de ces machines n'est pas forcément proportionnelle à la fréquence des courants qui la traversent. Inventée par Tesla, la machine asynchrone (ou machine à induction, ce dernier terme est plutôt « anglo-saxon »), est la machine électrique la plus répandue, car c'est actuellement celle qui offre le meilleur rapport qualité prix.

L’aimant tournant produit un champ électro-magnétique Ф qui traverse un cylindre métallique.
Les génératrices du cylindre placées dans le champ se comportent comme des brins actifs (AB et CD).
Elles sont parcourues par un courant Ф proportionnel à F et engendrent des forces perpendiculaires qui constituent le couple.

ici ça montre l’idée, mais c’est pas asynchrone : Le barreau aimanté est entraîné par le champ magnétique tournant de l'aimant en U et tourne à la même vitesse angulaire que lui: il y a synchronisme, c’est un moteur synchrone

Le cylindre suit la rotation de l’aimant avec un léger décalage, on appelle ça le « glissement »= asynchronisme, l’aimant suis pas exactement l’autre

Cette image est du sens d’une cage d’ écureuil par exemple, le champ tournant est crée par l’aimant. Le champ tournant induit des courants de Foucault dans la masse du cylindre en aluminium. Ce dernier est alors soumis à un couple de Laplace et mis en rotation mais plus lentement que le champ magnétique de l'aimant en U.

Construction du moteur asynchrone
L’aimant tournant est remplacé par le stator (électro-aimant alimenté par un courant alternatif).
Dans le rotor métallique, des barreaux de cuivre en circuit fermé sont insérés, pour canaliser les courants induits.

De sorte que le rotor bobiné, le collecteur et les balais sont supprimés.
Ce moteur est simple et facile à construire.

Moteur asynchrone triphasé
En disposant trois bobines sur le stator, on réalise le moteur asynchrone triphasé adapté aux grandes puissances et utilisé en traction électrique.
Par combinaisons des connections, on utilise deux possibilités :
- montage étoile ;
- montage triangle.

le jus dans les bobine est calculé pour que le champ résultant tourne dans un sens, c’est comme l’âne et la carotte, quelque chose va le suivre ;.

rotor en cage d’écureuil, le profil de ces barres peuvent être de formes diverses :

les 2 pole nord se repousse avec une force de laplace. Regarde le dessina droite. Ic in représente un barreau en perspective, le courant va de in a out, il vient vers nous. Le sens du champ B est de la gauche vers la droite, la bobine de gauche créant un pole nord. La règle des 3 doigts donne le sens de la force de répulsion, la force de laplace. En se déplaçant ainsi, le barreau s’éloigne du pole nord du stator. Si l’intensité du pole nord du stator a gauche augmente, le barreau va créer des courant induit s’opposant a cette variation en créant un champ nord, les 2 champ se repousse alors continuellement, comme le champ Nord du stator augmente continuellement, il éjecte le barreau qui s’échappe, ou qui cherche a se rapprocher du pole sud générer a gauche du stator.

Д Animation

C’est comme si l’aimant (la bobine pole Nord par ex) se déplaçait vers la cage , le champ augmente, selon lenz, le conducteur , la spire, va créer un champ de même sens, ça se repousse., sur l’animation quant les bobines change de pole, lintensité de ces pole varie, elle est maximale quant une spire est juste devant elle surement, puis ca varie, donc ça créer courant, donc ça doit bouger pour retablir champ constant

The animation at right represents a squirrel cage motor. The squirrel cage has (in this simplified geometry, anyhow!) two circular conductors joined by several straight bars. Any two bars and the arcs that join them form a coil -- as indicated by the blue dashes in the animation

http://www.epsic.ch/pagesperso/schneiderd/Apelm/Moteu/Cage.htm

régle des 3 doigt respecté

Les vrais moteurs à induction (ici d’un ventilo)

Well, not quite simply – the current comes in the white wire, then the first winding (top right) is clockwise, the next one (bottom right) is anticlockwise, bottom left is clockwise again, top left is anticlockwise, then out the other white wire. So, imagine a positive half-cycle of the mains, with the current actually coming in that first wire. The first winding produces a north pole facing in; the second a south pole facing in; etc, like this: N-S-N-S. zieuter le fer feuilleté pour les courant de Foucault

Half a mains cycle later (10 ms) the current has reversed and so must the magnetic sense of the poles, which are now: S-N-S-N. The rotor is an electrical conductor, and therefore tries to follow this field. To do so it has to rotate through 90 degrees. The rotor thus takes two full cycles of the mains (40 ms) to make a complete rotation, and so revolves at 1500 rpm.

En cage de squirrel, enfin ca reprend le concept, c pareil, ce sont juste de plus grosse section que de fin barreau, En inclinant (elle sont pas parallèle) the bars, the torque is kept more uniform as the rotor turns.

un autre exemple de cage de écureuil sur un autre moteur, les courant induit devais être très important pour avoir des barre aussi epaisse.

Les plus performant ont 3 pole, 3 bobine, et utilise du triphasé dans les entreprise

Д Ici

Advantages:

• Cheap

• Quiet

• Long lasting

• Creates no interference (pas de clac arc lectrique avec un commutateur)

Disadvantages:

• Wants to turn at constant speed (50Hz divided by half the number of poles)

• Cannot turn faster than 1500rpm (4-pole motor)

• Draws a massive starting current, or is inefficient, or both

• Kind of big and bulky for the power it develops

IV Les Moteurs Pas a pas

Un autre genre de moteur électrique est le moteur pas à pas. Un rotor interne contenant des aimants permanents est déplacé par un ensemble d'électroaimants placés dans le stator commutés par une électronique de puissance. L'alimentation ou non de chacun définit une position angulaire différente. (L'enchaînement permet le mouvement.)

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