Dans le domaine industriel, les moteurs asynchrones triphasés de petite et moyenne taille sont actuellement les produits moteurs les plus utilisés.
Différents moteurs à induction ont différentes applications, avec le développement continu de la technologie de fabrication des moteurs électriques et la recherche sur le principe de fonctionnement des moteurs industriels.
Il existe également de nombreux nouveaux types de moteurs électriques, notamment les moteurs à aimants permanents aux terres rares, les moteurs à réluctance commutée, les moteurs à réluctance synchrone, etc.
Une brève introduction aux différents types de moteurs électriques
Les moteurs asynchrones triphasés de petite et moyenne taille sont actuellement les moteurs électriques les plus utilisés pour les applications industrielles.
Le moteur asynchrone triphasé est un type de moteur à courant alternatif, également appelé moteur à induction.
Il présente une série d'avantages tels qu'une structure simple, une fabrication facile, une robustesse, un entretien facile, un faible coût et un prix bas.
Par conséquent, il est largement utilisé dans l’industrie, l’agriculture, la défense nationale, l’aérospatiale, la recherche scientifique, la construction, les transports et la vie quotidienne des gens.
Son facteur de puissance est faible et son application est quelque peu limitée.
1. Structure du moteur asynchrone triphasé
Préparez un moteur à induction triphasé à démonter et examinez sa structure de l'extérieur vers l'intérieur.
Le schéma suivant montre le contour et la vue en coupe des moteurs à induction triphasés.
De l'extérieur des moteurs électriques, vous pouvez voir le couvercle du ventilateur, le ventilateur, les embouts gauche et droit, la plaque signalétique et la boîte à bornes.
Ouvrez la boîte à bornes et vous pouvez voir les bornes et les fils conducteurs.
Retirez le couvercle du ventilateur, le ventilateur et les embouts, retirez le rotor et vous pourrez voir le noyau du stator, le noyau du rotor, l'arbre, les roulements et d'autres pièces à l'intérieur du moteur.
Le noyau du stator est chargé dans le boîtier et le noyau du rotor est monté sur l'arbre du moteur.
Le noyau du stator comporte des bobines (enroulements) et le noyau du rotor comporte une barre d'aluminium en forme de cage coulée à l'intérieur.
Noyau de fer à rotor linéaire avec enroulements de rotor.
Comme on peut le voir, la structure de base des moteurs électriques à cage d'écureuil se compose d'une partie fixe et immobile, d'un rotor et d'autres pièces, comme le montre la figure ci-dessous :
Le moteur à aimant permanent aux terres rares
Il s’agit d’un nouveau type de moteur à aimant permanent apparu au début des années 1970.
Les propriétés magnétiques des matériaux à aimants permanents à base de terres rares sont si excellentes qu'ils peuvent être magnétisés pour créer un champ magnétique permanent puissant sans avoir besoin d'énergie supplémentaire.
Le moteur à aimant permanent aux terres rares est non seulement très efficace, mais présente également une structure simple, un fonctionnement fiable et est de petite taille et léger.
Ils peuvent atteindre des performances élevées (par exemple, un rendement élevé, une vitesse élevée, une réponse élevée) qui ne peuvent être égalées par les moteurs à excitation électrique traditionnels, et peuvent également être transformés en moteurs spéciaux pouvant répondre à des exigences de fonctionnement spécifiques.
Les moteurs à aimants permanents aux terres rares hautes performances constituent la base de nombreuses nouvelles technologies et industries de haute technologie.
Combiné à l'électronique de puissance et à la technologie de contrôle microélectronique, il peut produire une variété de produits mécatroniques avec d'excellentes performances, tels que des machines-outils CNC, des centres d'usinage, des lignes de production flexibles, des robots, des véhicules électriques, des appareils électroménagers hautes performances, des ordinateurs et bien d'autres encore.
Avec le développement des moteurs synchrones à aimants permanents, les moteurs synchrones à aimants permanents à haut rendement pour les véhicules électriques à haute température et à vide poussé, les onduleurs internes, le couple élevé à basse vitesse et le démarrage automatique entrent progressivement dans des applications spécifiques.
En raison des exigences de performance spécifiques des moteurs pour différentes conditions de fonctionnement, le développement général des moteurs à aimants permanents montre progressivement certaines caractéristiques spécifiques.
Haute puissance et ultra-haute vitesse comme direction de développement pour les moteurs à aimants permanents
Pour augmenter la puissance nominale du moteur à induction, sous réserve d'un certain volume, il est nécessaire d'augmenter considérablement la vitesse du moteur électrique à courant alternatif.
Les moteurs à aimants permanents aux terres rares ne nécessitent pas d'enroulements d'excitation, ont une structure relativement simple, n'ont pas de source de chaleur dans la section du champ magnétique, ne nécessitent pas de dispositifs de refroidissement et ont une coercivité élevée du matériau.
Elle peut prendre des valeurs plus importantes pour la longueur de l'entrefer, permettant ainsi d'augmenter considérablement la vitesse.
Orientation haute performance
Les équipements modernes de l'industrie automobile imposent diverses exigences en matière de performances élevées.
Tels que les exigences en matière d'équipement militaire pour fournir une variété de moteurs de signaux hautes performances, de centrales électriques mobiles, d'équipements d'automatisation avec des systèmes d'asservissement et de tels moteurs, de l'aérospatiale avec un moteur à aimant permanent haute performance et haute fiabilité, des équipements à fibres chimiques avec une fréquence de précision de régulation à grande vitesse moteur synchrone, machines-outils CNC, centres d'usinage, robots à grande vitesse que le servomoteur à aimant permanent de terres rares, ordinateur avec moteur d'oscillation et moteur de broche de haute précision, etc., vers la direction du développement de moteurs industriels spéciaux.
Une évolution dans le sens de la légèreté
Les produits aérospatiaux, les véhicules électriques, les machines-outils CNC, les ordinateurs, les produits audiovisuels, les dispositifs médicaux, les produits mécatroniques optiques portables, etc., imposent tous des exigences strictes pour les moteurs à induction à cage d'écureuil de petite taille et légers.
Le moteur synchrone à aimant permanent a été développé et appliqué dans la technologie d'ascenseur pour sa petite taille, ses économies d'énergie, ses bonnes performances de contrôle, sa facilité de réalisation d'un entraînement direct à basse vitesse, l'élimination du dispositif de réduction de vitesse et sa régulation de vitesse par changement de fréquence.
Entraînement à réluctance commutée (SRD)
Il s'agit de la dernière génération de système de contrôle de vitesse en continu développé après le système de contrôle de fréquence et le système de contrôle de vitesse du moteur CC sans balais. Il s'agit d'une haute technologie intégrée de lumière, de machine électrique et d'électricité intégrant la microélectronique moderne, la technologie numérique, l'électronique de puissance, la technologie photoélectrique infrarouge et la théorie électromagnétique moderne, la technologie de conception et de production.
Il dispose d'un système de contrôle de vitesse à la fois DC, AC, deux types d'avantages du système de contrôle de vitesse.
La Grande-Bretagne, les États-Unis et d'autres pays développés économiquement sur la recherche de système de contrôle de vitesse de vitesse de réticence ont commencé plus tôt et ont obtenu des résultats significatifs, le niveau de puissance des produits de quelques W à des centaines de KW, largement utilisés dans les appareils électroménagers, l'aviation, l'aérospatiale, Électronique, machines électriques et véhicules électriques et autres champs.
Les pôles convexes du stator et du rotor du moteur de réticence commuté sont laminés à partir de feuilles d'acier en silicium communes, un processus qui minimise le courant de Foucault et les pertes d'hystérésis dans le moteur.
Il n'y a pas d'enroulements ni d'aimants permanents sur les pôles du rotor, pas de collecteurs, pas de bagues collectrices, etc. Les pôles du stator sont enroulés avec des enroulements concentrés et les deux enroulements radialement opposés sont connectés en série pour former une seule phase.
Le moteur à réluctance commutée est un moteur électrique qui génère un couple en utilisant une réluctance de rotor inégale, également connu sous le nom de moteur synchrone réactif, dont la structure et le principe de fonctionnement sont très différents de ceux des moteurs à courant alternatif et à courant continu synchrones traditionnels.
It does not rely on the interaction of the magnetic fields generated by the stator and rotor winding currents to produce torque, but on the "principle of minimum reluctance" to produce torque.
This means that "the magnetic flux always closes along the path of least resistance, thus creating a magnetic pull, which in turn creates an electromagnetic torque of a magnetoresistive nature" and "the magnetic lines of force have the nature of trying to shorten the path of the flux in order to reduce the resistance and increase the permeability".
Moteur synchrone magnétorésistif
Il est issu du même moteur asynchrone à cage, dont le rotor a une résistance d'enroulement en fonte d'aluminium de type cage, mais avec une fente de réaction correspondant au nombre de pôles du stator (uniquement la partie convexe du rôle, pas d'enroulement d'excitation et d'aimants permanents) , utilisé pour générer un couple synchrone à réluctance.
Les moteurs synchrones magnétorésistifs sont divisés en types de moteurs monophasés, de condensateurs monophasés, de condensateurs monophasés à démarrage et de condensateurs monophasés à double valeur.
Domaines d'application : les moteurs synchrones à réluctance sont principalement utilisés dans la production industrielle et agricole, les transports, la défense nationale, les appareils commerciaux et ménagers, les équipements médicaux et électriques, etc.
Analyse SWOT des quatre types de moteurs électriques ci-dessus
1) Moteurs asynchrones triphasés de petite et moyenne taille
Avantages : haute fiabilité, faible coût, haute maturité technologique, part de marché élevée.
Opportunités : dans les endroits où les exigences en matière de fiabilité des conditions de travail sont élevées, des conditions de travail ordinaires peuvent être remplies et la promotion des moteurs industriels à haut rendement est au centre des efforts d'économie d'énergie.
Menaces : Le marché des aimants permanents aux terres rares est en expansion, en particulier celui des moteurs à haut rendement.
(2) Moteurs à aimants permanents aux terres rares
Avantage : non seulement un rendement élevé, mais aussi une structure simple, un fonctionnement fiable, mais aussi une petite taille et un poids léger.
Inconvénients : Le coût est 30 % plus élevé que celui des moteurs asynchrones et la démagnétisation se produira pendant une longue période à des températures élevées.
Opportunités : champs de pétrole, industrie du textile et des fibres chimiques, industrie de la céramique et du verre et ventilateurs et pompes à longue durée de fonctionnement annuelle.
Part de marché en expansion progressive.
Menaces : ne peut pas être utilisé dans des endroits avec trop d'électricité, principalement parce que le coût est trop élevé et que le processus de production est difficile.
(3) Moteurs à réluctance commutée
Avantages : structure de moteur simple, faible coût, peut être utilisée pour un fonctionnement à grande vitesse. Circuit d'alimentation simple et fiable, couple de démarrage important, faible courant de démarrage, adapté aux démarrages et arrêts fréquents, aux opérations de conversion avant et arrière, bonnes performances de régulation de vitesse.
Inconvénients : bruit élevé et pulsations de couple importantes à basse vitesse. Il doit être utilisé avec un contrôleur, et le coût des deux ensemble est élevé. La plage de puissance actuelle est de 8 kW à 400 kW et ne convient que pour des applications spéciales. Dans les domaines d'usage général, les avantages par rapport aux systèmes de contrôle de vitesse à courant alternatif et à onduleur CC ne sont pas évidents.
Opportunités : véhicules électriques, industrie textile, industrie de la coke, industrie de l'électroménager, pour les domaines où il peut être utilisé à son avantage, c'est-à-dire les domaines nécessitant un couple de démarrage élevé, des exigences de vitesse élevées, des environnements chauds et humides et des révolutions aléatoires fréquentes.
Menaces : Le problème des niveaux de bruit élevés est difficile à surmonter et le développement est limité.
(4) Moteurs à réluctance synchrone
Avantages : Par rapport aux moteurs synchrones à aimants permanents, le coût du moteur est considérablement réduit dans les mêmes conditions de puissance, tandis que la plage d'utilisation du moteur est élargie et la fiabilité de fonctionnement du moteur est améliorée. En raison de sa structure simple, le rotor ne présente pas de pertes électromagnétiques et peut éviter les inconvénients des moteurs à réluctance de commutation tels qu'un bruit élevé et une pulsation de couple importante à basse vitesse.
Inconvénients : faible facteur de puissance et faible rendement par rapport aux moteurs asynchrones de même taille.
Opportunités : Production industrielle et agricole, transports, défense, électroménager commercial et domestique, équipements médicaux et électriques, etc.
Menaces : Au stade de la recherche.
Les recherches actuelles portent sur les moteurs à puissance fractionnaire, qui ont peu de place dans les systèmes à courant alternatif.
Analyse comparative des produits automobiles
Projets
Moteurs asynchrones triphasés de petite et moyenne taille
Moteurs à aimants permanents aux terres rares
Moteurs à réluctance commutée
Moteurs à réluctance synchrone
Coût
Faible
Moyen
Haut
Moyen
Fiabilité
Haut
Faible
Faible
Faible
Maturité technique
Très mature
Assez mature
Équitable
Immature
Part de marché
Extrêmement grand
moins
Moins
Aucun
Efficacité
moyenne
Haut
Équitable
Équitable
Densité du cuivre
Haut
Inférieur
Inférieur
Inférieur
Structure simple
pauvre
Bien
Équitable
Bien
Taille et qualité
Grand, lourd
Petit, léger
Petit, léger
Petit, léger
Bruit
Faible
Faible
Haut
Faible
D'après une analyse comparative des différents produits concurrents à plusieurs niveaux, le moteur asynchrone triphasé de petite et moyenne taille reste le produit le plus mature techniquement avec la plus grande part de marché.
Cependant, à l'avenir, nous devrons optimiser davantage le processus, améliorer la technologie et apporter de nouvelles améliorations en termes d'efficacité et de compacité afin de maintenir un niveau élevé de compétitivité.
Bienvenue à contacter Dongchun Motor pour obtenir un devis gratuit de moteur asynchrone triphasé comme suit ;
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