Moteur électrique

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Un moteur électrique est une machine électromécanique capable de transformer l'énergie électrique en énergie mécanique.

Les moteurs électriques sont tous réversibles : ils sont capables de produire du courant électrique si on les fait tourner par un moyen mécanique. Un moteur électrique à courant alternatif peut devenir un alternateur, et un moteur électrique à courant continu peut aussi bien être utilisé comme une dynamo (machine dynamoélectrique). C'est pourquoi les spécialistes préfèrent parler de machines électriques.

La plupart des moteurs électriques sont rotatifs, mais il existe aussi des moteurs linéaires.

Locomotive électrique suisse « Krokodil », sur la ligne du Saint-Gothard, 1913

Historique[modifier]

Après la découverte du lien entre l'électricité et le magnétisme en 1821 par le chimiste danois Hans Christian Ørsted, les physiciens britanniques Michael Faraday et Peter Barlow font dès l'année suivante la démonstration de dispositifs transformant un courant électrique en un mouvement, mais la « roue de Barlow » est juste capable de tourner, pas encore de produire une véritable force mécanique.

En 1871, le physicien belge Zénobe Gramme présente à l'Académie des sciences de Paris la première génératrice industrielle de courant continu.

En 1887, le physicien serbe Nikola Tesla dépose le premier brevet du moteur électrique actuel, à courant alternatif.

Techniques[modifier]

Toutes les machines électriques rotatives sont constituées d'une partie fixe appelée stator et d'une partie mobile : le rotor.

Moteur à courant continu[modifier]

Le moteur à courant continu est alimenté par des piles, des batteries ou par du courant continu produit par une dynamo ou, très couramment de nos jours, par un alternateur muni d'un dispositif redresseur de courant.

L'avantage des machines à courant continu est la facilité de faire varier leur vitesse, leur couple et leur sens de rotation.

Leur principal défaut est l'usure des balais (fixes) qui frottent sur le collecteur (en mouvement). De plus, ces moteurs sont assez lents.

Il existe cependant, pour certaines applications, des moteurs modernes à courant continu sans balais qui ne présentent plus aucun de ces inconvénients.

Machines à courant alternatif[modifier]

Il existe trois types de moteurs à courant alternatif :

  • les moteurs universels ;
  • les moteurs synchrones ;
  • les moteurs asynchrones.

Moteur universel[modifier]

Un moteur universel peut être alimenté indifféremment en courant continu ou en courant alternatif.

Dans la pratique, ces moteurs ont un mauvais rendement, mais un coût de fabrication très réduit. Leur couple est faible, mais leur vitesse de rotation est importante.

Ils sont principalement utilisés dans l'électroménager (aspirateurs...) et l'outillage électrique de faible puissance (perceuses...), jusqu'à environ 1 200 W. Leur vitesse est facilement réglée par des dispositifs électroniques peu coûteux.

Moteur synchrone[modifier]

La machine synchrone est souvent utilisée comme génératrice. On l'appelle alors alternateur. Pour la production d' électricité, les centrales électriques utilisent des alternateurs dont les puissances peuvent avoisiner les 1500 MW.

La vitesse de rotation de ces machines est proportionnelle à la fréquence des courants qui les traversent.

Les machines synchrones sont également utilisées dans les systèmes de traction ferroviaire (comme le TGV).

Moteurs sans balais[modifier]

Un moteur sans balais, ou « moteur brushless », est un moteur synchrone qui fonctionne en courant continu. Un système électronique assure la commutation du courant dans les enroulements du stator.

Les moteurs brushless équipent notamment les disques durs et les graveurs de DVD . Ils sont également très utilisés en modélisme pour les modèles réduits d'avions, d'hélicoptères et de voitures.

Il faut utiliser un contrôleur spécial appelé esc(electronic speed control) .

Ces moteurs durent beaucoup plus longtemps que les moteurs classiques car ils ne possèdent pas de balai .Ils peuvent durer jusqu'à plusieurs dizaines de milliers d'heures .Ils ont aussi un meilleur rendement toujours grâce à l'absence de balai ,de l'ordre de 70% pour les plus petits jusqu'à 90% pour les plus gros.

Moteur asynchrone[modifier]

La machine asynchrone, ou machine à induction, est une machine à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor.

Le moteur asynchrone a longtemps été fortement concurrencé par le moteur synchrone pour les fortes puissances, jusqu'à l'avènement de l'électronique de puissance. On le trouve dans les transports (métro, trains, navires), l'industrie (machines-outils), l'électroménager. Elles sont aussi utilisées en génératrice, comme dans les éoliennes.

Moteur pas à pas[modifier]

Un autre genre de moteur électrique est le moteur pas à pas, que l'on trouve dans les organes servocommandés, comme les moteurs de positionnement des têtes de lecture/écriture des disques durs d'ordinateurs un peu anciens. Ils sont maintenant remplacés par des moteurs linéaires à impulsion beaucoup plus rapides.

Moteur linéaire[modifier]

Un moteur linéaire est un moteur électrique qui « a été déroulé » qui produit donc une force linéaire sur toute sa longueur. On les trouve dans les transports ferroviaires (Transrapid, SkyTrain) et dans les engins spatiaux.

Liens externes[modifier]

Le moteur électrique – labosim.net


Source : cette page a été partiellement adaptée de la page Machine électrique de Wikipédia.
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