MOTEUR A AIMANTS PERMANENTS

55) MOTEUR A AIMANTS PERMANENTS
1er partie: MOTEUR A AIMANTS PERMANENTS au rotor et au stator
2eme partie: PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES
                     GÉNÉRATRICES ET  MOTEURS ÉLECTRIQUES
                   





1er partie:
 MOTEUR A AIMANTS PERMANENTS au rotor et au stator

Le moteur électrique fonctionne sur le même principe que le moteur à aimants permanents au rotor et au stator. Cependant, ce dernier est limité par l'encombrement des aimants. Soit, pour les mêmes dimensions qu'un moteur électrique, il a une plus faible puissance et un plus petit couple. Mais cela n’empêche pas le moteur à aimants permanents au rotor et au stator de fonctionner et de pourvoir entraîner bien des systèmes en adaptant sa taille à l'utilisation souhaité. Toutefois, le moteur à aimants permanents n'est pas éternel. Un aimant en néodyme à une durée de vie de 400 ans.


L'utilisation d'un moteur à aimant permanent est en elle même non polluante. Mais les aimants ne sont pas à proprement parler une énergie renouvelable. La majorité des aimants que nous utilisons sont fabriqués par l'homme à partir d'alliage de Cobalt, Nickel, Fer, aluminium, Samarium et Néodyme. Pourtant, les aimants ne sont ils pas alors comparable à un moyen de stockage de l'énergie, malgré que cela ne soit jamais évoqué? Alors qu'il est toujours reproché aux énergies renouvelables de ne pas pouvoir être stockables, un jour, peut être y aura t'il des aimants produits à partir d'énergie renouvelable.


Principe de base de tous les moteurs utilisant le magnétisme (comme les moteurs électriques):
Le pôle nord d'un aimant et le pôle sud d'un autre aimant s'attirent.
Le pôle nord de deux aimants  ou le pôle sud de deux aimant se repoussent.

Dans un moteur électrique les aimants sont tous ou en parti remplacés par des électroaimants et voir même au rotor de moteur asynchrone par une cage constitué d'aluminium rempli de fer blanc . Les électroaimants permettent aussi l’inversement des pôles magnétiques en jouant sur le sens du courant, ce qui à aussi un rôle dans le fonctionnement de différents moteurs électriques, comme inverser le sens de rotation du moteur.


Moteur à aimant permanent au rotor et au stator:

Le principe du moteur à aimant permanent au rotor et au stator, est comparable à un moteur à courant continu (c.a.d la dynamo), appelé aussi moteur universel.

Les pôles sud (dans cet exemple) des aimants du rotor et du stator s'opposent continuellement, obligeant le rotor à tourner.
Le moteur ne sera plus fonctionnel lorsque les aimants auront perdu leur magnétisme.



-moteur energie libre 6000 tr min


Disques supportant les aimants du rotor du moteur PERENDEV


Les mâchoires du stator comportant des aimants sont rapprochées pour démarrer le moteur et écartées pour l’arrêter.


Mike J. BRADYMoteur Perendev - energythic

-ENERGIE liBRE : moteur Perendev (aimants ...
principe du moteur magnétique.avi

Motorcillo.avi  

2eme partie:

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES

MOTEURS ET GÉNÉRATRICES

ÉLECTRIQUES
I) LE CHAMP MAGNÉTIQUE

II) LES MOTEURS ET LES GÉNÉRATRICES ÉLECTRIQUES FONCTIONNENT SUR LE PRINCIPE DES AIMANTS (aimant naturel)

III) ÉLECTROAIMANT

IV) COURANT ÉLECTRIQUE INDUIT D'UNE BOBINE

V) TRANSFORMATEUR ÉLECTRIQUE

VII) GENERATEUR ET MOTEUR A COURANT ALTERNATIF (moteur universel non compris)
1) Dynamo de vélo dont le rotor est un aimant permanent (c.a.d un alternateur).

2) le rotor est un électroaimant alimenté en courant continu (l'alternateur de voiture)
   a) Schémas électriques d'alternateurs automobiles
       a1) Alternateur à une fiche D+
       a2) Alternateur à 2 fiches, D+ et L
   b) Différences entre l'alternateur de voiture et celui de vélo :

3) synchronisme

4) champ magnétique tournant

6) L’alternateur est un moteur synchrone
   a) Branchement d'un alternateur de voiture pour en faire un moteur synchrone triphasé (Principe de fonctionnement du moteur synchrone triphasé)
   b) Démarrage d'un moteur synchrone

7) Le moteurs synchrone devient asynchrone
   a) Principe de fonctionement du moteur asynchrone
   b) Démarrage du moteur asynchrones monophasé
       b1) Moteur asynchrones monophasé à spire de FRAGER
       b2) Moteur asynchrone monophasé à condensateur permanent
       b3) Moteur asynchrone monophasé à condensateur de démarrage
               b31) Avec coupleur centrifuge
               b32) Avec relais électromagnétique
   c) Branchement moteur de machine à laver asynchrone monophasé 230V
       - Détermination des enroulements
       - Moteur à condensateurs permanents
       - Moteur avec coupleur centrifuge
       - Moteur de machine à laver avec relais électromagnétique:
   d) moteurs asynchrone triphasé
       d1) Le champ tournant du moteurs asynchrone triphasé
       d2) Branchement étoile (Υ) ou triangle (∆) du moteur asynchrone triphasé
       d3) Branchement du moteur asynchrone triphasé étoile (Y) ou triangle (∆) d'aprés sa
             plaque signalétique
       d4) Branchement marche avant, arrière ou arrêt (effet mémoire) du moteur
             asynchrone triphasé
  e) moteur asynchrone en génératrice asynchrone ou la génératrice hypersynchrone
      e1) le rotor de la génératrice asynchrone
      e2) Le rotor de la génératrice asynchrone est amagnétique
      e3) Amorçage de la génératrice asynchrone
      e4) Production électrique d'une génératrice asynchrone




I) LE CHAMP MAGNÉTIQUE
(ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique)

Ecole du Bourg, Avernes
Un aimant attire des objets en fer.

IUFM de Créteil
Un trombone ferreux attiré à distance par un aimant

Ecole du Bourg, Avernes
Un aimant attire un trombone à traver une feuille de papier


Les aimants ont un champ magnétique qui leur permet d'attirer les objets ferreux.




le champ magnétique peut se matérialiser avec de la limaille de fer placée autour d'un aimant.


le champ magnétique se présentent sous forme de boucles.
Les lignes de force vont du pôle nord au pôle sud, à l'extérieur de l'aimant.
Du pôle sud au pôle Nord à l'intérieur.
Définition :
Un champ magnétique est un champ de force résultant du déplacement des charges (courant électrique).
L'intensité d'un champ magnétique est mesurée en Gauss (G) ou Tesla (T).
L'intensité du champ diminue à mesure qu'augmente la distance à sa source.
Source : GreenFacts



II) LES MOTEURS ET LES GÉNÉRATRICES ÉLECTRIQUES FONCTIONNENT SUR LE PRINCIPE DES AIMANTS (aimant naturel)


Le champ magnétique des aimant les fait aussi interagir entre eux, ils s’attirent ou se repoussent.

Les pôles magnétiques contraire s’attirent

Les même pôles magnétiques se repoussent



Expérience d'Œrsted, la circulation d'un courant électrique dans un fil conducteur fait dévier l'aiguille d'une boussole, mettant en évidence la création d'un champ magnétique.

Pour utiliser ce phénomène physique il est utilisé des enroulements de fil conducteur (appelé bobine, bobinage, solénoïde) qui soumis à un courant électrique réagissent comme des aimants en ayant un champ magnétique avec un pôle sud et un pôle nord, d’où le nom d’électroaimant.

Les pôles de l'électroaimant sont définis par le sens du courant électrique et le sens d'enroulement du bobinage. Un courant électrique alternatif inversera alternativement les pôles de l'électroaimant.
Le nombre d'enroulement, le diamètre du fil conducteur et la grandeur du courant électrique supporté définissent la puissance de l'électroaimant.

Un électroaimant avec une bobine artisanale attire des trombones métalliques comme un aimant naturel le ferait.
Dans tous les moteurs électriques, que se soit en courant continu ou alternatif il y a des enroulements de fils électriques (des bobines) pour jouer le rôle d' aimants.



IV) COURANT ÉLECTRIQUE INDUIT D'UNE BOBINE
(courants de Foucault)
Expérience de Faraday sur électricité et magnétisme:


Expérience réalisé le 03 décembre 2008 au lycée Blaise Pascal.

Une bobine est branchée sur un ampèremètre.
Un aimant est approché de la bobine. L’aiguille de l'ampèremètre bouge.
le champ magnétique de l'aimant induit dans la bobine un courant électrique.
Une bobine soumise à un champ magnétique produit un courant électrique.


Les courants de Foucault, sont les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit par la variation au cours du temps d'un champ magnétique extérieur traversant ce milieu (le flux du champ à travers le milieu), soit par un déplacement de cette masse dans un champ magnétique constant. Ils sont une conséquence de l'induction magnétique.

Ce phénomène a été découvert par le physicien français Léon Foucault en 1851.


V) TRANSFORMATEUR ÉLECTRIQUE
Le transformateur électrique fonctionne avec du courant alternatif. En utilisant un enroulement primaire et secondaire, Il applique la propriété d'induction de l'électroaimant dans un enroulement de fil conducteur.

La bobine du primaire soumis à une charge électrique devient un électroaimant émettant un champ magnétique qui induit dans la bobine secondaire un courant électrique.
Le diamètre du fil et le nombre d'enroulement des bobines déterminent les capacités du transformateur.

Transformateur 240/12V

Le réseau EDF alimente en 240V alternatif le primaire autour du secondaire produisant du 12V alternatif.

Le changement de voltage entre le courant électrique d'entré et celui de sorti est obtenu par induction en jouant sur le diamètre du fil et le nombre de spirale des bobines primaire et secondaire.

Pour devenir du 12V en courant continu il peut ensuite être redressé par un pont de diodes.




VI) GÉNÉRATRICE ET MOTEUR A COURANT

CONTINU (moteur universel alternatif compris)

La dynamo est une génératrice de courant électrique continu et l'alternateur est une génératrice de courant électrique alternatif.
1) le disque dynamo

Michael FARADAY (1791 - 1867)


Disque dynamo de FARADAY-1831


Un disque tourne entre le pôle nord et le pôle sud d'un aimant (ou électroaimant alimenté en courant continu) en U. Deux connexions par frottement de balais avec des fils conducteurs sont faites sur le disque. Une sur l'axe en matière conductrice du disque et une autre sur la périphérie du disque en métal conducteur.
Les appareils de mesure démontrent la production d'un courant électrique continu.
Les mêmes faces du disque en métal conducteur sont exposées toujours au même pôles de l'aimant. Il n'y a pas d'alternance de pôle, c'est pourquoi le courant électrique est continu.

2) La dynamo à aimant permanent au stator

Dynamo à aimant permanent au stator à un seul enroulement au rotor, dont le rotor est entraîné en rotation par une force motrice extérieur.



Le courant continu d'une dynamo électrique à aimant permanent au stator est obtenu en maintenant face à face les mêmes pôles magnétiques du stator et du rotor. Il n'y a pas d'alternance de pôle magnétique, le pôle nord du stator doit toujours être en face du pôle nord du rotor et le pôle sud du stator doit toujours être en face du pôle sud du rotor.

C'est pour cela qu'a été inventé les balais (charbons) et le collecteur à lamelles sur le rotor.

Les balais et le collecteur à lamettes inversent le sens de circulation du courant électrique de la bobine du rotor à chaque demie arc de cercle du rotor et cela dans le cas de cette dynamo n'ayant qu'un enroulement au rotor connecter par deux lamettes au collecteur.

Pour accroître la puissance d'une génératrice ou d'un moteur à courant continu, il est nécessaire d'ajouter des enroulements au rotor est au stator. Cela permet au rotor d'avoir toujours un enroulement en face des aimants (ou électroaimant alimenté en courant continu) du stator. Et Pour augmenter le nombre d'enroulement indépendant, il faut ajouter des lamelles sur le collecteur.

Branchement en série des enroulement du rotor.




Collecteur de démarreur automobile à 20 lamelles (dont le stator est généralement bobiné).


Dynamo precilec RDC 14 MF 40V



3) Dynamo à électroaimant au stator (La dynamo automobile)


Dynamo automobile Marchal-Vaucanson

Dans la dynamo automobile les aimants permanent du stator sont remplacer par des bobines pour créer des électroaimants.


Pour gérer la production électrique de la dynamo automobile lorsqu'elle est entrainée par un moteur thermique, il est utilisé un régulateur.

R : Régulateur.
D : Dynamo.
B : Batterie.
1 : Conjoncteur/disjoncteur.
b1 : bobinage "série".
b2 : bobinage "shunt".
2 : Régulateur d'intensité.3 : Régulateur de tension.
R : Ressorts.
r : Résistance de contrôle.
D+ : Bornes dynamo/régulateur.
B+ : Bornes batterie/régulateur.
Ex : Bornes du circuit d'excitation.

Principe de fonctionnement du régulateur de dynamo automobile expliqué par Jean-Pierre DELAUNOY

Régulation en tension

4) La dynamo est un moteur à courant continu

4a) moteur à courant continu avec aimant permanent au stator
C'est un moteur à excitation constante




Il suffit d'alimenter le rotor (et le stator lorsque c'est une bobinage) d'une dynamo en courant électrique continu et elle devient un moteur à courant continu.
Alimenté en courant électrique continu, le rotor devient un électroaimant, ainsi que le stator lorsque c'est un bobinage.

Grâce au collecteur, les mêmes pôles magnétiques du stator et du rotor se font toujour face. Les pôles du stator et du rotor s'opposent alors continuellement, se qui entraîne le rotor en rotation.




4b) moteur à courant continu à bobinage au stator

4b1)Les aimants du stator sont remplacés par des bobinages (électroaimants) inducteur.


Moteur à courant continu à entrefer et bobinage au stator

Moteur à courant continu à bobinage et induit tolé au stator
4b2) principaux branchements moteur à courant continu à bobinage au stator

Moteurs à excitation Moteurs à excitation
indépendante parallèle (dérivation, shunt)


Moteurs à excitation Moteurs à excitation
série composée (compound)




5) Le moteur à courant continu à excitation série est le moteur universel

le moteur électrique universel peut fonctionner avec du courant continu ou du courant alternatif.

Moteur universel de machine à laver
MOTEUR UNIVERSEL U24001M31 Lave-linge