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Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?



  1. #1
    Bozoo

    Arrow Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?


    ------

    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 ...

    -----

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  3. #2
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    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.

  4. #3
    ludomixparty

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    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 .
    @+

  5. #4
    ludomixparty

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Bozoo

    Arrow Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    Pour un moteur triphasé, le stator du moteur de plus rapide
    tu voulais dire "le" plus rapide ?
    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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 ?

    Citation Envoyé par ludomixparty Voir le message
    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 ?

  8. #6
    ludomixparty

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    oui tout a fait

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  10. #7
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    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).

  11. #8
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    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.

  12. #9
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    _ 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.

  13. #10
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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 ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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.

  14. #11
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    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.

  15. #12
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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 ?

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  17. #13
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    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.

  18. #14
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Ok

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

  19. #15
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    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
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  20. #16
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    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.
    Et maintenant, on contrôle aussi les moteurs asynchrones par variateur électronique. (Controle vectoriel de flux)
    Il me semble que les derniers TGV sont à moteur asynchrone.
    (Lyon MCC, Sud Ouest Synchrone, Nord asynchrone) (à confirmer)
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  21. #17
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    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.
    Super pour tes précisions stefjm

    Ce que je ne comprends pas c'est comment arriver à créer 6 paires de pôles avec seulement 3 phases Quelle est la technique ?

  22. #18
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    Super pour tes précisions stefjm
    Ce que je ne comprends pas c'est comment arriver à créer 6 paires de pôles avec seulement 3 phases Quelle est la technique ?
    Les paires de pôles 1, 2, 3 sont câblées en parallèles avec les paires 4, 5, 6
    Ce lien donne la façon dont les paires de pôles sont disposées tout autour du stator.
    http://energie.wallonie.be/energiepl...oteursynch.htm

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  24. #19
    Bozoo

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par predigny Voir le message
    Les paires de pôles 1, 2, 3 sont câblées en parallèles avec les paires 4, 5, 6
    Ce lien donne la façon dont les paires de pôles sont disposées tout autour du stator.
    http://energie.wallonie.be/energiepl...oteursynch.htm
    Je vois bien comment c'est disposé, mais si c'est en parallèle, les bobines seront alimentés en même temps...
    Genre 1 et 4, 2 et 5 etc

    Non ?

  25. #20
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par Bozoo Voir le message
    Je vois bien comment c'est disposé, mais si c'est en parallèle, les bobines seront alimentés en même temps...
    Genre 1 et 4, 2 et 5 etc
    Non ?
    Oui, tout simplement en parallèle.

  26. #21
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Quand je dis tout simplement, je suis en fait un peu optimiste sur la facilité qu'il y a à comprendre comment tourne le champ magnétique. Je m'étais fait un petit dessin et je n'arrivais pas à retrouver la rotation à 1500t/mn ! En fait c'est bien comme il a été dit et le schéma que l'on trouve vers le milieu de la page http://energie.wallonie.be/energiepl...oteursynch.htm indique bien comment sont alimentées les bobines. Par exemple chaque point rouge représente la bobine d'un pôle et dans le moteur à 6 paires de pôle, les quatre points rouges sont alimentés en parallèle par la sinusoïde dessinée en rouge sur le coté droit du schéma (deux points rouges opposés sont toutefois inversés) ; idem pour les deux autres couleurs et phases. En faisant l'analyse pas à pas, on retrouve bien les deux champs magnétiques (perpendiculaires entre-eux) et tournant à f/2, mais c'est pas aussi trivial qu'il y parait. L'analyse peut être plus simple si on considère un courant triphasé non pas sinusoïdal mais "carré" ; le principe est le même.
    Dernière modification par predigny ; 24/05/2009 à 08h17.

  27. #22
    predigny

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Désolé pour le monologue, mais plus je creuse ce que je croyais être simple, plus je me rends compte que ce n'est pas si simple !
    Je recommande la lecture de ce book vers la page 515 qui donne des tas de détails sur notre problème:
    http://books.google.fr/books?id=SBKT...um=1#PPA515,M1

  28. #23
    unimog

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    ou lit on sur la plaque le nombre de paires de poles?

  29. #24
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    On ne le lit pas.
    C'est le rapport fréquence électrique sur fréquence mécanique. (ou rapport des pulsations si vous préférez...)
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

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  31. #25
    unimog

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    ouai mais moi j'ai une question on me donne une plaque de moteur et dire combien il y a de nombre de paires de poles

  32. #26
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    ouis et moa je vous ai donné la réponse à votre question...
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  33. #27
    unimog

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    ouai je suis bien d'accord que j'ai reçu une réponse mais avec la formule que j'aie N=F/P je comprend pas car sa me donne avec 50 Hz et 1440tr/min P= 50/1440=0.03472 ??? s'est pas possible

  34. #28
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    C'est pas des formules qu'il faut appliquer, c'est de la réflexion!

    Vous mélanger des secondes et des minutes.
    Vous mélanger des vitesses de moteur et des vitesses de champ tournant. (visiblement, vous avez un moteur asynchrone qui tourne à 5% de glissement.)

    A 50 Hz, le champ tournant est à 1500 tours/min, donc à 25 tours/s.

    D'où votre nombre de paires de pôles!
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  35. #29
    unimog

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    donc avec la formule que j'ai mis précedement il faut passer les tr/min en tr/s pour obtenir un nombre de paire de pole

  36. #30
    stefjm

    Re : Mécanique : pourquoi plusieurs paires de poles dans un moteur ?

    Citation Envoyé par unimog Voir le message
    Donc avec la formule que j'ai mise précédemment, il faut passer les tr/min en tr/s pour obtenir un nombre de paire de pôles
    De préférence entier!
    C'est difficile de couper en morceaux les paires de pôles!

    Réflexion et rigueur...
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

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