Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

[Bozoo]

Bonsoir,

Je révise le bac et j'ai quelques questions :

J'ai bien cherché sur le net j'ai vu que la vitesse d'un moteur asynchrone dépendait de son nombre de paires de poles, 3000tr/min pour 1 paire, 1500 pour 2 paires ...

Pourquoi quand on augmente le nombre de paires de pôles, la vitesse du moteur diminue J'aurais plutot pensé l'inverse justement ...

[predigny]

La vitesse du moteur dépend en effet du nombre de paire de pôles par phase. Pour un moteur triphasé, le stator du moteur de plus rapide sera donc constitué de trois paires de pôles et le champ tournant fera un tour chaque 20ms (1/50Hz). En un tour il parcourra les (paires de) pôles 1-2-3. Si on met deux paires de pôle par phase, le champ tournant en un tour parcourra les pôles 1-2-3-1-2-3. Le moteur tournera donc deux fois moins vite (au glissement près).
C'est aussi le principe des moteurs pas-à-pas, où plus il y a de pôles, plus l'angle de rotation élémentaire est petit.

[ludomixparty]

Salut
je vais essayer de te repondre correctement
pour un moteur avec 1 paire de poles / phase il y à 1 enroulement tous les 60°
donc à chaque changement de phase le moteur tourne de 60° alors que pour un moteur a 2 paires de poles soit 4 poles / phase il y a un enroulement tous les 30 ° donc par rapport à l'autre ci dessus il mettra 2 fois plus de temps à faire un tour ...
j'espere que tu comprendras avec ça .
@+

[ludomixparty]

La vitesse du moteur dépend en effet du nombre de paire de pôles par phase. Pour un moteur triphasé, le stator du moteur de plus rapide sera donc constitué de trois paires de pôles et le champ tournant fera un tour chaque 20ms (1/50Hz). En un tour il parcourra les (paires de) pôles 1-2-3. Si on met deux paires de pôle par phase, le champ tournant en un tour parcourra les pôles 1-2-3-1-2-3. Le moteur tournera donc deux fois moins vite (au glissement près).
C'est aussi le principe des moteurs pas-à-pas, où plus il y a de pôles, plus l'angle de rotation élémentaire est petit.

voilà qui est mieux que moi

il me semble aussi que plus le nombre de paire de poles est grand et plus le couple est grand aussi

[Bozoo]

Pour un moteur triphasé, le stator du moteur de plus rapide

tu voulais dire "le" plus rapide ?

Si on met deux paires de pôle par phase, le champ tournant en un tour parcourra les pôles 1-2-3-1-2-3. Le moteur tournera donc deux fois moins vite (au glissement près).

ça je comprends pas, le moteur est freiné ? pourquoi est ce qu'il va moins vite ?

Salut
je vais essayer de te repondre correctement
pour un moteur avec 1 paire de poles / phase il y à 1 enroulement tous les 60°
@+

Tu parles pour un moteur triphasé ?

[ludomixparty]

oui tout a fait

[predigny]

tu voulais dire "le" plus rapide ?...

Bien sûr ! mon clavier a parfois un mauvais caractère
Pour le reste, non le moteur n'est pas freiné. Visiblement tu n'as pas bien vu comment étaient agencés les enroulements.
Considérons un moteur triphasé tournant à 3000t/mn, (c'est le plus simple) :
- La phase 1 va sur l'enroulement 1 du stator ; Il est situé à la position 0°.
- La phase 2 va sur l'enroulement 2 du stator ; Il est situé à la position 120°
- La phase 3 va sur l'enroulement 3 du stator ; Il est situé à la position 240°
L'application d'un courant alternatif triphasé sur ces enroulement va créer un champ magnétique dont l'orientation (Nord-Sud) va tourner
au rythme du 50Hz, entrainant avec lui le rotor à cause des courants induits dans ce rotor. Le moteur tourne donc à 50 tour/s soit 3000t/mn.

Si on double le nombre de pôles magnétiques on aura :
- Phase1 sur enroulement 1 situé à 0°
- Phase2 sur enroulement 2 situé à 60°
- Phase3 sur enroulement 3 situé à 120°
et
- Phase1 sur enroulement 4 situé à 180°
- Phase2 sur enroulement 5 situé à 240°
- Phase3 sur enroulement 6 situé à 300°
Il ne va donc plus n'y avoir qu'un seul champ tournant mais deux, décalés de 180°.
Quand le courant alternatif va passer de la phase1 à la phase2 puis à la phase3 (en 20ms), le champ1 aura fait 1/2 tour (0 à 180°) ; idem pour le champ2 qui sera passé de 180° à 360°.
Au total le moteur tournera deux fois moins vite, (mais son couple sera plus élevé).

[Bozoo]

Ok j'ai compris, merci predigny pour l'explication.

Il y a d'autres questions qui me viennent comme ça :

_ Le rotor dans tous ça ? Il est bobiné comme le stator ?
_ Un moteur monophasé, comment se comporte t'il ? Il n'y du coup plus de champ tournant.

[predigny]

_ Le rotor dans tous ça ? Il est bobiné comme le stator ?
_ Un moteur monophasé, comment se comporte t'il ? Il n'y du coup plus de champ tournant.

Le rotor si on le bloque se comporte comme le secondaire en court-circuit d'un transformateur. Ce court-circuit fait apparaître des forts courants qui à leur tour créent des champs magnétiques qui s'opposent à ceux du stator. La force résultante fera tourner le rotor. En tournant à la même fréquence que le champ tournant, le rotor "voit" un champs magnétique de fréquence nulle et du coup il n'y a plus de courant induit et plus de force, c'est pourquoi le rotor doit tourner un peu moins vite que le champs tournant pour qu'il y ait induction et force.
Un moteur monophasé ne tourne que parce qu'il a créé un second courant déphasé par rapport au courant principal. On a alors en fait un moteur à courant biphasé. Cette seconde phase peut être produite par un condensateur extérieur ou pour les très petits moteurs par des spires spéciales (un seul tour) en court-circuit dans le stator.

[Bozoo]

c'est pourquoi le rotor doit tourner un peu moins vite que le champs tournant pour qu'il y ait induction et force.

Pourtant les moteurs synchrones tournent bien à la méme vitesse que le champs tournant ?

Un moteur monophasé ne tourne que parce qu'il a créé un second courant déphasé par rapport au courant principal. On a alors en fait un moteur à courant biphasé. Cette seconde phase peut être produite par un condensateur extérieur ou pour les très petits moteurs par des spires spéciales (un seul tour) en court-circuit dans le stator.

Euh là j'ai vraiment pas suivis, je vais essayé de regarder sur wikipedia.

[predigny]

Pourtant les moteurs synchrones tournent bien à la méme vitesse que le champs tournant ?

C'est un cas spécial où le rotor est en fait un aimant permanent qui est "obligé" de suivre le champs tournant. Son problème est qu'il ne sait pas démarrer tout seul, il doit d'abord démarrer en tant que moteur asynchrone puis se synchroniser (sauf pour les très petit moteurs). Si on augmente le couple au-delà d'un certain seuil le moteur synchrone "décroche" et se met à vibrer. Les commandes électroniques ont données plus de souplesse et de possibilités aux moteurs synchrones.

[Bozoo]

C'est un cas spécial où le rotor est en fait un aimant permanent qui est "obligé" de suivre le champs tournant. Son problème est qu'il ne sait pas démarrer tout seul, il doit d'abord démarrer en tant que moteur asynchrone puis se synchroniser (sauf pour les très petit moteurs). Si on augmente le couple au-delà d'un certain seuil le moteur synchrone "décroche" et se met à vibrer. Les commandes électroniques ont données plus de souplesse et de possibilités aux moteurs synchrones.

Quel intérêt du coup d'avoir un moteur synchrone ?

[predigny]

Quel intérêt du coup d'avoir un moteur synchrone ?

Ce sont les progrès de l'électronique qui ont permis d'utiliser ces moteurs qui sont alors plus souples à contrôler et plus performants que les moteurs asynchrones.

[Bozoo]

Ok

Le rotor de ces moteur à courant alternatif, comment sont ils conçu mis à part les aimants permanents.

[stefjm]

J'ai bien cherché sur le net j'ai vu que la vitesse d'un moteur asynchrone dépendait de son nombre de paires de poles, 3000tr/min pour 1 paire, 1500 pour 2 paires ...
Pourquoi quand on augmente le nombre de paires de pôles, la vitesse du moteur diminue J'aurais plutot pensé l'inverse justement ...

A 50Hz!
Sinon, petit moyen mnemotechnique pour s'en souvenir :
Un tour mécanique est un tour. On ne peut pas le changer.
Un tour électrique dépend du nombre de pôles.

1 paires : N-S, qui tourne d'un tour mécanique donne un tour électrique.
2 paires : N S N S , qui tourne d'un tour mécanique donne deux tours électriques.

Mais comme c'est la fréquence qui est imposée en général, un moteur à deux paires de pôles tournera deux fois plus doucement.

La relation fondamentale entre fréquence électrique et féquence mécanique est
f=p.n
f: fréquence en Hz (tours par seconde)
p : nombre de paires de pôles
n : Vitesse de rotation en tours par seconde.

Ou bien, pour les physiciens qui préfèrent en général la pulsation à la fréquence :


: pulsation électrique en rad/s
: pulsation mécanique en rad/s