Guide Complet de Moteur Électrique

Le moteur électrique est une machine électromécanique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique. En d’autres termes, les dispositifs qui produisent une force de rotation sont connus sous le nom de moteur. Le principe de fonctionnement du moteur électrique de perceuse sans fil dépend principalement de l’interaction entre le champ magnétique et le champ électrique.
Le moteur électrique est principalement classé en deux types. Il s’agit du moteur à courant alternatif et du moteur à courant continu. Le moteur à courant alternatif est alimenté par un courant alternatif, tandis que le moteur à courant continu est alimenté par un courant continu.

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La classification des moteurs électriques peut être faite sur la base de considérations telles que le type de source d’énergie, la construction, le type de sortie de mouvement et l’application. Il s’agit de moteurs à courant alternatif, à courant continu, sans balais, à balais, à phase unique, à deux ou trois phases, etc. Les moteurs avec des caractéristiques et des dimensions typiques peuvent fournir une puissance mécanique appropriée à utiliser dans les industries. Ces moteurs sont applicables dans les pompes, les ventilateurs industriels, les machines-outils, les souffleurs, les outils électriques, les lecteurs de disques.

Histoire du moteur électrique

Hans Christian Œrsted expérimentait l’électricité en 1820, lorsqu’il a observé qu’une boussole déviait lorsqu’il tenait une tige électrisée à côté d’elle. Il venait de découvrir l’électromagnétisme et, même s’il n’avait sans doute aucune idée de l’impact de sa découverte, il venait de mettre le feu aux poudres pour l’innovation de la technologie des moteurs électriques.
Il n’a pas fallu longtemps pour que des scientifiques du monde entier cherchent des applications de l’électromagnétisme pour produire de l’énergie. On attribue à William Sturgeon, un physicien anglais, l’invention du premier moteur électrique à courant continu en 1832. Sa conception était le premier moteur électrique capable de déplacer des machines, mais il était encore fortement limité par sa faible puissance de sortie.

Quelques années plus tard, aux États-Unis, Thomas Davenport et sa femme Emily Davenport ont obtenu le premier brevet de moteur électrique à courant continu en 1837. Leur conception était une adaptation partielle du premier moteur de Sturgeon. Malheureusement, malgré des années d’expérimentation, le moteur de Davenport était toujours confronté aux mêmes problèmes de puissance et d’efficacité que le moteur original de Sturgeon.

Pourtant, le plus impressionnant des premiers moteurs a été construit par un Russe du nom de Moritz Von Jacobi dont le moteur électrique a établi un record mondial de puissance mécanique en 1834, y compris le moteur de Davenport. Jacobi n’a pas non plus perdu de temps pour apporter ses améliorations et, seulement un an plus tard, en 1835, il a démontré la puissance accrue de sa nouvelle conception en faisant traverser une rivière à 14 personnes à l’aide d’un bateau propulsé par son moteur.

Comment choisir un moteur électrique ?

Les moteurs électriques permettent aux entreprises de fonctionner plus facilement grâce à des machines plus efficaces. Les moteurs aident les machines de toutes sortes à fonctionner au mieux, et il est essentiel que chaque machine soit équipée du moteur approprié. Si le moteur d’une machine ne dispose pas d’un couple de moteur ou d’une tension suffisante, le moteur peut surchauffer, voire endommager la machine.
Cependant, il existe de nombreux autres facteurs à prendre en compte avant d’acheter un nouveau moteur électrique. Si vous êtes à la recherche d’un moteur électrique, nous vous encourageons vivement à poursuivre votre lecture afin de savoir ce qu’il faut prendre en compte lors du choix d’un moteur électrique.

Moteurs AC et DC

Avant de commencer à envisager l’achat d’un moteur électrique, vous devez avoir une connaissance générale des types de moteurs les plus courants. Le premier est le moteur à courant alternatif, qui signifie « courant alternatif ». Les moteurs AC sont courants pour plusieurs raisons, la première étant leur prix. Les moteurs AC sont généralement plus abordables que les autres car ils sont relativement faciles à construire. Sans compter qu’ils sont parmi les types de moteurs les plus universels. Les moteurs à courant alternatif existent en deux types courants : monophasé et triphasé.

Un moteur monophasé dépend de la quantité de puissance afin de contrôler son couple, et comme les moteurs monophasés dépendent de l’énergie électrique, ils sont souvent moins puissants que les moteurs triphasés. En revanche, les moteurs triphasés sont plus courants dans les environnements industriels car ils fonctionnent avec une puissance électrique plus élevée.

D’un autre côté, les moteurs à courant continu (qui signifie courant continu) sont plus efficaces car ils ont un couple élevé au départ. Les moteurs à courant continu sont courants pour toute application nécessitant une puissance élevée. Toutefois, en raison de leur puissance élevée, les moteurs à courant continu peuvent nécessiter plus d’entretien que leurs homologues à courant alternatif.

À quelle utilisation le moteur est-il destiné ?

Les moteurs ont deux applications principales : la vitesse constante et la vitesse variable. Avec la vitesse constante, la vitesse reste en continu et utilise généralement un moteur à courant continu, mais les moteurs à courant alternatif conviennent également. Vous pouvez vous attendre à trouver des applications à vitesse constante dans de nombreux environnements industriels.
En revanche, la vitesse variable signifie que la vitesse du moteur peut varier selon les besoins. Vous trouverez des moteurs à vitesse variable dans les climatiseurs, les ascenseurs et les installations industrielles. Une fois que vous avez identifié le type de moteur et l’application, vous pouvez commencer à examiner les spécifications de chaque moteur.

🔹 L’efficacité du moteur

Les employés inefficaces font perdre de l’argent à l’entreprise car ils perdent du temps ; il en va de même pour les moteurs inefficaces. Choisir un moteur efficace en fonction de vos besoins peut vous aider à économiser du temps et de l’argent. Par exemple, chaque entreprise a une utilisation différente de ses moteurs. Prenons l’exemple d’une usine de fabrication fonctionnant 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, qui aura probablement besoin d’un moteur à courant continu à vitesse constante pour travailler efficacement.

En revanche, une tour d’habitation à New York peut choisir un moteur CA à vitesse variable car l’utilisation de l’ascenseur diminue considérablement après l’heure de pointe. Examinez vos besoins et assurez-vous que vous êtes réaliste quant à l’utilisation du moteur. Si vous négligez de faire suffisamment de recherches sur les différents moteurs disponibles, vous risquez d’acheter un moteur qui est plus que nécessaire, ou pas assez.

🔹 Couple et puissance

Tout comme le rendement du moteur, le couple et la puissance jouent un rôle important dans le fonctionnement du moteur. Une fois que vous avez déterminé le couple dont vous avez besoin pour le moteur, nous vous recommandons généralement de l’augmenter légèrement, afin d’avoir une certaine marge de manœuvre.

Si vous faites constamment tourner un moteur à sa capacité en chevaux, vous pouvez certainement vous attendre à ce que sa durée de vie diminue rapidement. Considérez la puissance et le couple comme une carte de crédit. Vous devriez éviter d’épuiser votre carte, ou même de vous en approcher, car cela a des conséquences négatives. De même, des conséquences négatives résulteront de l’utilisation maximale ou presque maximale de votre moteur.

Comment faire évoluer la rapidité d’un moteur ?

Actuellement, il ne vous reste plus qu’à vous rendre chez un distributeur de variateurs de vitesse et à choisir le bon type de moteur à fréquence variable, en fonction de l’appareil et des objectifs de variation que vous voulez atteindre. Cette méthode est la plus simple et, selon les cas, la moins coûteuse. En réalité, l’utilisation de systèmes mécaniques peut également permettre de solutionner le problème. Pour cela, il est nécessaire d’examiner le mécanisme du moteur et de déterminer la variable qui affecte la vitesse. Par exemple, dans le cas d’un moteur à courant continu, c’est la tension qui influence la vitesse et le couple. Ainsi, en changeant la tension, il sera possible de diminuer ou d’augmenter la rotation.

Types de moteurs électriques

Les moteurs électriques sont aujourd’hui plus diversifiés et plus adaptables que jamais. Lors de la planification d’un système de contrôle du mouvement, le choix du moteur est extrêmement important. Le moteur doit correspondre à l’objectif et aux performances globales du système. Heureusement, il existe une conception de moteur adaptée à tous les usages imaginables.

Quelques-uns des moteurs électriques les plus courants utilisés aujourd’hui sont les suivants :

✅ Moteurs sans balais à courant alternatif

Le moteurs AC sans balais est parmi les plus populaires dans le contrôle du mouvement. Ils utilisent l’induction d’un champ magnétique tournant, généré dans le stator, pour faire tourner le stator et le rotor à un rythme synchrone. Leur fonctionnement repose sur des électroaimants permanents.

✅ Moteurs à balais à courant continu

Dans un moteur DC à balais, l’orientation des balais sur le stator détermine le flux de courant. Dans certains modèles, c’est plutôt l’orientation du balai par rapport aux segments de barre du rotor qui est déterminante. Le collecteur est particulièrement important dans toute conception de moteur CC à balais.

✅ Moteurs sans balais à courant continu

Les moteurs CC sans balais ont d’abord été développés pour obtenir des performances plus élevées dans un espace plus réduit que les moteurs CC à balais, et ils sont plus petits que les modèles CA comparables. Un contrôleur intégré est utilisé pour faciliter le fonctionnement en l’absence de bague collectrice ou de collecteur.

✅ Entraînement direct

L’entraînement direct est une mise en œuvre technologique à haut rendement et à faible usure qui remplace les servomoteurs classiques et les transmissions qui les accompagnent. En plus d’être beaucoup plus faciles à entretenir sur une longue période, ces moteurs accélèrent plus rapidement.

✅ Moteurs linéaires

Ces moteurs électriques présentent un stator et un moteur déroulés, produisant une force linéaire sur toute la longueur du dispositif. Contrairement aux modèles cylindriques, ils présentent une section active plate à deux extrémités. Ils sont généralement plus rapides et plus précis que les moteurs rotatifs.

✅ Servo-moteurs

Il semble y avoir beaucoup de mystère autour des moteurs à deux vitesses, mais ils sont en fait très simples. Ils peuvent d’abord être divisés en deux types de bobinage différents.

Note: Si vous aimez savoir sur RPM, lisez notre article sur la vitesse de rotation d’un moteur.

🔹 Deux vitesses, deux enroulements

Le moteur à deux enroulements est fabriqué de telle manière qu’il s’agit en fait de deux moteurs enroulés dans un seul stator. Un enroulement, lorsqu’il est alimenté, donne l’une des vitesses. Lorsque le deuxième enroulement est alimenté, le moteur prend la vitesse déterminée par le deuxième enroulement. Le moteur à deux vitesses et deux enroulements peut être utilisé pour obtenir pratiquement n’importe quelle combinaison de vitesses normales de moteur et les deux vitesses différentes n’ont pas besoin d’être liées l’une à l’autre par un facteur de vitesse de 2 :1. Ainsi, un moteur à deux vitesses nécessitant 1750 tr/min et 1140 tr/min devrait, par nécessité, être un moteur à deux enroulements.

🔹 Deux vitesses, un enroulement

Le deuxième type de moteur est le moteur à deux vitesses et à enroulement unique. Dans ce type de moteur, il doit y avoir une relation 2 :1 entre la basse et la haute vitesse. Les moteurs à deux vitesses et à enroulement unique sont de conception dite à pôles conséquents. Ces moteurs sont enroulés pour une vitesse, mais lorsque l’enroulement est reconnecté, le nombre de pôles magnétiques dans le stator est doublé et la vitesse du moteur est réduite à la moitié de la vitesse initiale.

Le moteur à deux vitesses et un enroulement est, par nature, plus économique à fabriquer que le moteur à deux vitesses et deux enroulements. En effet, le même enroulement est utilisé pour les deux vitesses et les fentes dans lesquelles les conducteurs sont placés à l’intérieur du moteur n’ont pas besoin d’être aussi grandes qu’elles devraient l’être pour accueillir deux enroulements séparés qui fonctionnent indépendamment. Ainsi, la taille du châssis d’un moteur à deux vitesses et à un seul enroulement peut généralement être plus petite que celle d’un moteur équivalent à deux enroulements.

Moteurs à vitesse unique

Se rapporte aux moteurs électriques standard dont la vitesse de fonctionnement normale est théoriquement ou pratiquement constante. Il s’agit par exemple de moteurs synchrones, de moteurs asynchrones à faible glissement ou de moteurs à courant continu classiques avec un enroulement parallèle.

Dans ce cas, nous pouvons appeler un moteur asynchrone, qui est défini comme un moteur à vitesse constante. La vitesse du rotor est légèrement en retard sur celle du stator et il existe une vitesse relative entre le stator et le rotor. La différence de vitesse du moteur change légèrement lorsque la charge du moteur augmente. Dans le vide, cela s’appelle la vitesse de glissement. Au ralenti, le taux de glissement est très faible et le couple produit par le moteur correspond aux pertes au ralenti et par frottement. Par conséquent, au ralenti, le moteur tourne à une vitesse presque synchrone (Ns = 120f / P).

Utilisations et applications des moteurs électriques

◻ Ventilateurs

Les ventilateurs actionnés par des moteurs électriques sont utilisés pour faire circuler l’air dans une pièce. Ils sont également utilisés pour sécher des objets ou des personnes. Il est également utilisé pour évacuer des fumées dangereuses ou refroidir des composants électroniques. En outre, un ventilateur joue un rôle majeur dans le système HVAC.

◻ Réfrigération et conditionnement d’air

Le terme « climatisation et réfrigération » désigne le refroidissement d’un espace. Il fonctionne essentiellement en comprimant le réfrigérant à l’aide d’un compresseur alimenté par un moteur électrique. Il est utilisé pour conserver les aliments en maintenant une température inférieure à la normale. Il est également utilisé pour fabriquer de la glace à partir d’eau.

◻ Pompe

Une pompe est utilisée pour faire circuler un fluide. Elle ne génère pas de pression. Une pompe expulse l’air en créant un vide qui est ensuite rempli par le fluide. Elles sont actionnées par des moteurs électriques qui augmentent l’efficacité et font gagner du temps.

Les pompes sont principalement utilisées pour remonter l’eau (pompes de puits et moteurs submersibles) à la surface, mais elles sont également utilisées dans l’industrie, notamment dans le secteur du pétrole et du gaz. Elles sont utilisées dans les industries de transformation chimique où l’on utilise davantage de pompes électriques intelligentes.

◻ Concasseur

Le concasseur est une machine qui sert à réduire les grosses pierres en petites pierres, en sable ou en gravier. Un moteur électrique est utilisé pour générer la puissance de concassage en divisant les roches en plus petits morceaux.

Le concasseur est principalement utilisé pour fournir des matériaux à des fins de construction et dans les opérations minières. Il fournit également des matériaux en poudre pour un traitement ultérieur.

◻ Machine de tournage

Un tour est une machine utilisée dans l’industrie métallurgique. Il fait tourner une pièce autour de son axe de rotation. Il est utilisé pour couper, poncer, percer et façonner toute pièce à la forme souhaitée. Il est utilisé pour concevoir des composants symétriques autour d’un axe.

◻ Perceuse

Une perceuse est un outil électrique utilisé pour faire des trous. Elle utilise un moteur électrique qui est alimenté soit par une batterie, soit par le secteur. Différents types et puissances de perceuses sont utilisés pour percer des trous, notamment dans le plastique, le bois, le métal et le béton, etc.

◻ Outils électriques

Les outils électriques sont des équipements manuels portables qui sont alimentés par une batterie qui leur est attachée. Ils sont conçus pour une variété d’applications. Tels que les meuleuses, les perceuses, les ponceuses, etc. Ils permettent de gagner du temps et de réduire les efforts. La plupart des outils électriques utilisent des moteurs électriques.

◻ Laminoir

Les laminoirs sont des outils lourds qui comportent des rouleaux d’acier. Des machines électriques sont utilisées pour faire tourner ces rouleaux. Ils sont utilisés pour modifier la forme ou l’épaisseur d’un métal ou d’une feuille de métal. Il est également utilisé pour augmenter la dureté du matériau.

◻ Convoyeur

Un convoyeur est un système mécanique de rouleaux ou de courroies utilisé pour transporter ou déplacer un produit ou un matériau avec un effort minimal. Il élimine l’utilisation de la main d’œuvre et est également utilisé pour alimenter les matériaux d’une machine à une autre. Un système de convoyeur augmente également la productivité de l’industrie.

◻ Machine à laver

Comme son nom l’indique, elle est utilisée pour laver les vêtements. Il y a une machine électrique qui fait tourner les vêtements à l’intérieur de la machine. Elle nettoie sans effort les vêtements sans utiliser vos mains.

◻ Machine à sécher

La machine à sécher sèche rapidement vos vêtements en la faisant tourner à une telle vitesse que les gouttelettes d’eau sont expulsées des vêtements. Il permet de sécher les vêtements plus rapidement que d’habitude.

◻ Ascenseur

Un ascenseur ou un monte-charge est une machine qui transporte des passagers entre les étages d’un bâtiment à plusieurs étages. L’ascenseur est équipé d’un moteur puissant qui fait tourner la cage en tirant les câbles reliés à l’ascenseur.

◻ Escalator

An escalator is a staircase that moves upwards and downwards carrying people between floors. An electric motor drives a chain of stairs that circulates.

◻ Disques compacts pour ordinateurs

Les lecteurs de disques d’un ordinateur, tels que les CD-ROM ou les disques durs, ont une broche qui tourne à une vitesse très élevée avec un contrôle approprié. Les moteurs BLDC sont utilisés pour de telles applications qui offrent une vitesse élevée avec un contrôle et une longue durée de vie. En outre, ils sont moins bruyants.

◻ Imprimante et photocopieurs

Les imprimantes ou photocopieuses servent à imprimer des documents. Elles sont largement utilisées dans les bureaux. Elles sont équipées de plusieurs moteurs électriques qui fonctionnent de manière synchronisée pour imprimer un seul document. Le moteur BLDC est le plus souvent utilisé dans ces machines.

◻ Positionnement

Le servomoteur et le moteur pas à pas sont deux types différents de moteurs électriques qui sont utilisés pour un positionnement précis dans les systèmes de contrôle. Ils sont surtout utilisés dans l’industrie de la robotique et de l’emballage.

◻ Équipement lourd

L’équipement lourd ou les machines font référence aux véhicules lourds utilisés pour la construction tels que les excavatrices, les bulldozers, les niveleuses et les compacteurs, etc. Ils utilisent un moteur hydraulique pour déplacer les engrenages, le piston offrant une faible vitesse et un couple élevé.

◻ Treuil

Un palan est un appareil utilisé pour soulever, abaisser ou transporter facilement des objets lourds à l’aide d’une chaîne ou d’un câble métallique. Il est alimenté par un moteur électrique qui sert à tirer ou à laisser passer le câble métallique autour de son arbre (relié au tambour).

◻ Winches

Un treuil est utilisé pour tirer, relâcher ou ajuster la tension d’un câble métallique lourd ou d’un câble. Il comporte une bobine reliée à l’arbre d’un moteur pour tirer facilement des câbles lourds. Ils étaient surtout utilisés dans les navires pour tirer l’ancre et ils sont utilisés pour tirer des objets lourds horizontalement.

◻ Robots

Un robot est une machine capable d’effectuer n’importe quelle tâche. Il peut ou non être conçu sous la forme d’un être humain. Le mouvement de n’importe quelle partie du robot est réalisé à l’aide de moteurs. Plusieurs moteurs fonctionnent en série pour effectuer une tâche complexe.

Un moteur électrique a tellement d’utilisations qu’il est très difficile de les nommer toutes. En termes simples, tout ce qui est alimenté par l’électricité et qui se déplace contient un moteur électrique. En d’autres termes, le moteur électrique est l’épine dorsale de l’industrie et de l’économie en raison de ses nombreuses applications.

Il s’agit d’un système de poulie utilisé pour soulever manuellement un objet très lourd avec facilité.

Avantages du moteur électrique

🔸 Le moteur électrique présente plusieurs avantages par rapport au moteur normal, dont les suivants.

🔸 Le coût primaire de moteur électrique est bas comparé à celui de moteurs à combustibles fossile, mais la puissance des deux moteurs est similaire.

🔸 Les moteurs électriques comportent des pièces mobiles, leur durée de vie est donc plus longue.

🔸 La capacité de ces moteurs peut atteindre 30 000 heures si nous les entretenons correctement. Chaque moteur nécessite donc peu d’entretien.

🔸 La capacité de ces moteurs peut atteindre 30 000 heures si nous les entretenons correctement. Chaque moteur nécessite donc peu d’entretien.

🔸 Le moteur électrique est extrêmement efficace et la commande automatique permet des fonctions de démarrage et d’arrêt automatiques.

🔸 Ces moteurs ne consomment pas de carburant car ils ne nécessitent pas l’entretien de l’huile moteur, sinon, l’entretien de la batterie.

Inconvénients du moteur électrique

Les inconvénients de ces moteurs sont les suivants:

🔹 Les gros moteurs électriques ne sont pas facilement déplaçables, et il faut tenir compte de la tension et de l’intensité exactes de l’alimentation.

🔹 Dans certaines situations, des extensions de lignes coûteuses sont obligatoires pour les zones isolées où le courant électrique n’est pas accessible.

🔹 En général, la performance de moteur électrique est plus efficace.

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FAQ

De quoi dépend un moteur électrique ?
Le fonctionnement d’un moteur à courant continu dépend de l’interaction des pôles du stator avec une partie du rotor, ou induit.

Quelle est la partie la plus importante d’un moteur électrique ?
Rotor, Entrefer, Enroulements, Commutateur

Quelle règle est utilisée dans le moteur ?
La règle de Fleming à gauche est utilisée pour les moteurs électriques, tandis que la règle de Fleming à droite est utilisée pour les générateurs électriques.

Conclusion

Il s’agit donc du moteur électrique, dont la principale fonction est de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique. Ces moteurs sont très silencieux et pratiques, ils utilisent du courant alternatif ou du courant continu. Ces moteurs sont disponibles partout où le mouvement mécanique peut se produire en utilisant le courant alternatif ou le courant continu. Voici une question pour vous : comment fabriquer un moteur électrique ?