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Moteurs à induction à courant alternatif

1888
  • Nikola Tesla
  • Galileo Ferraris
Moteur asynchrone à courant alternatif dans une application industrielle avec stator et rotor visibles.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

L'induction AC moteur Son fonctionnement repose sur le principe d'un champ magnétique tournant généré par le stator. Ce champ est créé en alimentant des enroulements statoriques répartis spatialement par des courants alternatifs polyphasés. Le champ tournant induit des courants dans les conducteurs du rotor (par exemple, une cage d'écureuil), créant ainsi un champ magnétique opposé. L'interaction entre ces champs produit le couple de rotation.

Le génie du moteur à induction AC réside dans sa capacité à générer un mouvement sans connexion électrique au rotor, ce qui le rend simple, robuste et fiable. Le concept clé est celui du champ magnétique tournant. Dans un moteur triphasé typique, le stator comporte trois jeux d'enroulements, déphasés de 120 degrés. Lorsqu'ils sont alimentés par un courant alternatif triphasé (où la tension de chaque phase est également déphasée de 120 degrés), le champ magnétique résultant a une amplitude constante mais tourne à une vitesse fixe, appelée vitesse de synchronisme (Ns = 120f / P, où f est la fréquence du courant et P le nombre de pôles).

Le champ magnétique du stator, en rotation, balaie les barres conductrices du rotor. D'après la loi de Faraday sur l'induction, ce mouvement relatif induit une tension, et par conséquent un courant important, dans les barres du rotor court-circuitées. Ce courant induit crée son propre champ magnétique dans le rotor. Selon la loi de Lenz, le champ du rotor s'oppose à la variation qui l'a engendré, c'est-à-dire qu'il est entraîné par le champ du stator. Pour qu'un couple soit produit, le rotor doit tourner légèrement moins vite que la vitesse de synchronisme ; cette différence de vitesse est appelée « glissement ». Le glissement permet au champ du stator de continuer à « couper » les conducteurs du rotor et à induire un courant.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Génie électrique

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • La loi de l'induction électromagnétique de Michael Faraday
  • Développement de systèmes d'alimentation à courant alternatif (CA) polyphasé
  • Les équations de James Clerk Maxwell unifiant l'électricité et le magnétisme

Applications

  • entraînements industriels (pompes, ventilateurs, convoyeurs)
  • appareils électroménagers (réfrigérateurs, machines à laver)
  • véhicules électriques (par exemple, Tesla Model S)
  • trains à grande vitesse
  • stations d'épuration des eaux et des eaux usées

Brevets:

  • US381968A

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : moteur à courant alternatif, moteur à induction, champ magnétique tournant, Nikola Tesla, rotor à cage d'écureuil, stator, glissement, puissance triphasée, vitesse synchrone, électromagnétisme.

Contexte historique

Moteurs à induction à courant alternatif

1883
1884
1887
1888
1889
1890
1890
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890
1890
1895

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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