Le principe de la conversion d'énergie dans les moteurs électriques

Le principe de conversion d'énergie d'un moteur électrique fait référence à son mécanisme principal de conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, qui est basé sur les lois de l'induction électromagnétique et de la force électromagnétique (loi d'Ampère).

Plus précisément, le moteur réalise une conversion d'énergie grâce à une interaction électromagnétique entre le stator et le rotor : l'enroulement du stator génère un champ magnétique après avoir été alimenté, qui interagit avec le courant dans le conducteur du rotor pour produire une force électromagnétique (force de Lorentz), formant ainsi le couple qui entraîne la rotation du rotor, et finalement convertissant l'énergie électrique d'entrée en énergie cinétique mécanique.

 

Le principe de base de la conversion d'énergie dans les moteurs électriques

Induction électromagnétique et force électromagnétique : Lorsque le courant traverse le conducteur d'un moteur (comme l'enroulement du stator), un champ magnétique est généré autour de lui ; Le champ magnétique interagit avec le courant dans le rotor et, selon la loi de la force d'Ampère, le conducteur est soumis à une force qui fait tourner le rotor.

Chemin de conversion d'énergie : une fois l'énergie électrique entrée dans le moteur, elle est convertie en mouvement de rotation du rotor (énergie mécanique) par induction électromagnétique et force électromagnétique, qui font fonctionner la charge externe.

Structure clé : Le moteur est principalement composé d'un stator (partie fixe, générant un champ magnétique) et d'un rotor (partie rotative, transportant du courant). Certains moteurs comprennent également un collecteur (moteur à courant continu) ou un convertisseur de fréquence (moteur à courant alternatif) pour maintenir un couple unidirectionnel.

 

Classification et caractéristiques de fonctionnement des moteurs

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif en fonction de leurs sources d'alimentation. Parmi eux, les moteurs à courant alternatif sont plus largement utilisés dans les systèmes électriques, notamment les moteurs synchrones et les moteurs asynchrones (les moteurs asynchrones ont des vitesses de rotor qui ne sont pas synchronisées avec les vitesses du champ magnétique du stator).

6. Le champ magnétique tournant d'un moteur à courant alternatif est généré par des courants équilibrés triphasés traversant les enroulements du stator avec une différence spatiale de 120 degrés,

Parmi eux, (omega=2 \\ pi f) est la fréquence angulaire, (f) est la fréquence industrielle, (p) est le logarithme des pôles et la vitesse synchrone (n0=60f/p)

7.La vitesse du rotor d'un moteur asynchrone (n=(1- s) n0) est toujours en retard sur la vitesse synchrone, ce qui lui confère une capacité naturelle de démarrage progressif en raison de sa caractéristique « asynchrone »

 

Contexte historique et application

Le principe de fonctionnement des moteurs électriques trouve son origine dans l'effet magnétique du courant découvert par Auster en 1820, puis Faraday a inventé le premier moteur électrique en 1821.

6. Les moteurs modernes ont été largement utilisés dans les industries, les transports et les appareils électroménagers, et leur efficacité de conversion énergétique dépend du type, de la conception et des conditions d'utilisation. Par exemple, les moteurs à courant alternatif sont généralement plus efficaces que les moteurs à courant continu.

1. Avec le développement de la science des matériaux et de la technologie de contrôle, les moteurs évoluent vers une densité de puissance et une intelligence plus élevées.

Le moteur électrique utilise le principe de la force agissant sur un conducteur électrifié dans un champ magnétique (qui est différent de l'effet magnétique du courant électrique, et la physique de neuvième année actuelle de People's Education Press sépare clairement les deux). La découverte de ce principe a été faite par le physicien danois Oster, né le 14 août 1777 dans une famille de pharmaciens à Rudjobin, sur l'île de Langlong. En 1794, il fut admis à l'Université de Copenhague et obtint son doctorat en 1799. De 1801 à 1803, il visita des pays comme l'Allemagne et la France et rencontra de nombreux physiciens et chimistes. À partir de 1806, il fut professeur de physique à l'Université de Copenhague et, à partir de 1815, il devint secrétaire exécutif de la Société royale danoise. En 1820, il reçut la médaille Copley de la Royal Society of England pour sa découverte exceptionnelle de l'effet magnétique du courant électrique.

Depuis 1829, il est doyen de l'Institut de technologie de Copenhague. Il décède le 9 mars 1851 à Copenhague. Il a mené des recherches approfondies en physique, chimie et philosophie. En raison de l'influence de la philosophie de Kant et de la philosophie naturelle de Schelling, je crois fermement que les forces naturelles peuvent se transformer les unes dans les autres, et j'ai longtemps exploré le lien entre l'électricité et le magnétisme. En avril 1820, l'effet du courant électrique sur les aiguilles magnétiques, à savoir l'effet magnétique du courant électrique, fut enfin découvert. Le 21 juillet de la même année, il publie ses découvertes sous le titre « Expérience sur l'effet de conflit électrique sur les aiguilles magnétiques ». Ce court article a provoqué un grand choc dans la communauté physique européenne, conduisant à l'émergence d'un grand nombre de résultats expérimentaux et ouvrant ainsi un nouveau domaine de la physique - électromagnétisme.

Classification structurelle

1, La structure d'un moteur asynchrone triphasé- se compose d'un stator, d'un rotor et d'autres accessoires.

(1) Stator (partie fixe)

1. Noyau de fer du stator

Fonction : Faisant partie du circuit magnétique du moteur et sur lequel l’enroulement du stator est placé.

Construction : Le noyau du stator est généralement fabriqué par poinçonnage et stratification de tôles d'acier au silicium avec des couches d'isolation sur la surface de 0,35 à 0,5 millimètres d'épaisseur. Des fentes uniformément réparties sont percées dans le cercle intérieur du noyau pour intégrer l'enroulement du stator.

Il existe plusieurs types d'emplacements de noyau de stator :

Fente semi-fermée : le rendement et le facteur de puissance du moteur sont élevés, mais l'intégration et l'isolation des enroulements sont difficiles. Généralement utilisé dans les petits moteurs basse tension-.

Fente semi-ouverte : capable d'intégrer des enroulements moulés, généralement utilisés pour les moteurs basse tension-de grande et moyenne taille-. Le soi-disant enroulement formé fait référence à l'enroulement qui peut être isolé avant d'être placé dans la fente.

Fente ouverte : utilisée pour intégrer des enroulements moulés, avec une méthode d'isolation pratique, principalement utilisée dans les moteurs à haute tension-.

 

2. Enroulement du stator

Fonction : Il s'agit de la partie circuit du moteur électrique, qui est alimentée en courant alternatif triphasé-pour générer un champ magnétique rotatif.

Construction : Composée de trois enroulements identiques disposés symétriquement selon un angle électrique de 120 degrés dans l'espace, chaque bobine de ces enroulements est intégrée selon un certain motif dans chaque fente du stator.

Il existe trois éléments principaux d'isolation pour les enroulements du stator : (garantissant une isolation fiable entre les parties conductrices de l'enroulement et le noyau de fer, ainsi qu'une isolation fiable entre les enroulements eux-mêmes).

⑴ Isolation de terre : isolation entre l'ensemble de l'enroulement du stator et le noyau du stator.

⑵ Isolation inter phase : isolation entre les enroulements du stator de chaque phase.

⑶ Isolation entre spires : Isolation entre les spires de chaque enroulement statorique de chaque phase.

Câblage à l’intérieur de la boîte de jonction du moteur :

Il y a un bornier à l'intérieur de la boîte de jonction du moteur et les six extrémités des fils de l'enroulement triphasé - sont disposées en deux rangées, la rangée supérieure de trois bornes disposées de gauche à droite numérotées 1 (U1), 2 (V1) et 3 (W1), et la rangée inférieure de trois bornes disposées de gauche à droite numérotées 6 (W2), 4 (U2) et 5 (V2). Connectez l'enroulement triphasé-dans une connexion étoile ou triangle. Toute la fabrication et la maintenance doivent être organisées en fonction de ce numéro de série.

 

3.Base de la machine

Fonction : fixez le noyau du stator et les capuchons avant et arrière pour soutenir le rotor et assurer la protection, la dissipation thermique et d'autres fonctions.

Construction : La base est généralement en fonte. La base des gros moteurs asynchrones est généralement soudée avec des plaques d'acier, tandis que la base des micromoteurs est en fonte d'aluminium. Le moteur fermé comporte des nervures de dissipation thermique à l'extérieur de la base pour augmenter la zone de dissipation thermique, tandis que le moteur de protection comporte des trous de ventilation aux deux extrémités du couvercle de base pour permettre la convection directe de l'air à l'intérieur et à l'extérieur du moteur, facilitant ainsi la dissipation thermique.