Qu'est-ce qu'un moteur AC électrique et comment fonctionne-t-il?

Qu'est-ce qu'un moteur AC électrique?
Un moteur à courant alternatif électrique est une machine qui convertit l'énergie électrique à partir d'une source d'alimentation de courant alternatif (AC) en énergie mécanique, généralement sous forme de mouvement de rotation. Cette énergie de rotation peut ensuite être utilisée pour entraîner diverses charges mécaniques comme les ventilateurs, les pompes, les compresseurs, les courants de convoyeur et de nombreux autres appareils.
Les moteurs AC sont largement utilisés car la puissance AC est la forme la plus courante d'énergie électrique fournie par les réseaux de services publics dans le monde, ce qui rend ces moteurs idéaux pour les applications ménagers, commerciales et industrielles.

Principe de travail fondamental
Le principe de travail de base d'un moteur AC est l'induction électromagnétique. Lorsqu'un courant alternatif traverse les enroulements du stator, il produit un champ magnétique rotatif. Ce champ magnétique rotatif induit le courant dans le rotor, qui à son tour génère son propre champ magnétique. L'interaction entre ces deux champs magnétiques produit un couple qui fait tourner le rotor.

Composants en détail
Stator
Le stator est la partie extérieure fixe du moteur. Il contient plusieurs bobines de fil isolé disposées dans un motif circulaire. Lorsqu'ils sont énergisés avec la puissance de courant alternatif, ces bobines génèrent un champ magnétique rotatif. Le champ magnétique du stator est ce qui entraîne le rotor.

Rotor
Le rotor est la pièce intérieure rotative située à l'intérieur du stator. Il peut s'agir d'un type de cage d'écureuil (avec des barres conductrices) ou d'un type de plaie avec des bobines. Le rotor répond au champ magnétique du stator et tourne, produisant un mouvement mécanique.

Arbre
Connecté au rotor, l'arbre transmet la puissance mécanique du moteur à l'appareil qu'il entraîne.

Roulements
Les roulements soutiennent l'arbre et réduisent le frottement lorsque le rotor tourne.

Logement et refroidissement
Le boîtier du moteur protège les pièces internes et comprend souvent des systèmes de ventilation ou de refroidissement pour éviter la surchauffe.

Comment cela fonctionne-t-il étape par étape?
Alimentation AC au stator
Lorsque la tension CA est appliquée aux enroulements du stator, le courant change périodiquement la direction et l'ampleur (selon la fréquence AC, par exemple, 50 ou 60 Hz).

Création d'un champ magnétique rotatif
Parce que les bobines sont disposées spatialement et sous tension avec AC, le champ magnétique généré ne se fait pas seulement osciller en place mais tourne autour de la circonférence intérieure du stator.

Induction du courant dans le rotor
Dans un moteur à induction (le type le plus courant), le champ magnétique rotatif traverse les barres conductrices du rotor. Selon la loi de Faraday, cela induit un courant électrique dans le rotor.

Champ magnétique du rotor
Le courant induit dans le rotor produit son propre champ magnétique. Le champ magnétique du rotor essaie de s'aligner sur le champ magnétique rotatif du stator.

Production et rotation du couple
En raison de l'interaction entre le stator et les champs magnétiques du rotor, une force (couple) est exercée sur le rotor, le faisant tourner dans le même sens que le champ du stator rotatif.

Sortie mécanique
L'arbre du rotor offre une puissance mécanique à la charge attachée, comme une lame de ventilateur ou une roue de pompe.

Types de moteurs AC
Moteurs synchrones
Le rotor tourne exactement à la vitesse du champ magnétique rotatif (vitesse synchrone). Ces moteurs utilisent souvent des aimants ou une excitation DC sur le rotor.

Moteurs asynchrones (induction)
Le rotor tourne à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse synchrone, créant un mouvement relatif qui induit le courant. Cette différence de vitesse est appelée glissement.

Moteurs monophasés
Généralement plus petit et utilisé dans les appareils électroménagers. Ils nécessitent des mécanismes de départ supplémentaires car une alimentation monophasée ne produit pas de champ magnétique rotatif en soi.

Moteurs triphasés
Commun dans les applications industrielles. La puissance triphasée crée un champ magnétique naturellement rotatif, ce qui rend ces moteurs plus efficaces et plus puissants.

Pourquoi les moteurs AC sont-ils importants?
Fiabilité: Ils ont une construction simple et robuste, ce qui les rend durables et durables.
Efficacité: en particulier les moteurs triphasés fonctionnent efficacement sous des charges variables.
Corparement: ils sont relativement peu coûteux à fabriquer et à maintenir.
Utilisation large: des petits appareils vers des machines industrielles lourdes, les moteurs AC couvrent une vaste gamme d'applications.
Contrôle facile: l'électronique moderne permettent une vitesse et un contrôle de couple précis grâce à des lecteurs de fréquences variables (VFD).

Applications communes
Appareils domestiques comme les machines à laver, les réfrigérateurs, les climatiseurs
Machines industrielles telles que les convoyeurs, les pompes, les compresseurs
Systèmes de CVC pour les ventilateurs et les souffleurs
Véhicules électriques et systèmes de transport
Robotique et automatisation