Champ magnétique emmagasiné par l'inducteur et le rotor

[ancien1957]

Bonjour,
L'inducteur d'un moteur électrique à courant continu (MCC) transforme une partie de l'énergie électrique reçue en énergie magnétique (grâce à l'inductance). Et c'est grâce à ce champ magnétique que le rotor tourne lorsqu'il est parcouru par un courant continu.
Ma première question est la suivante :
Pourquoi l'énergie magnétique emmagasinée par l'inducteur du moteur ne s'épuise--t-elle pas au cours de la rotation du rotor ?
Ma deuxième question est la suivante :
Le rotor, en tournant, produit une force contre-électromotrice (fcém) qui s'oppose à la tension du générateur. Cette fcém génère un courant induit déphasé s'opposant au courant du générateur. L'inductance des bobines rotoriques transforme une partie de l'énergie électrique reçue du générateur, en énergie magnétique qu'elle emmagasine.
L'action mutuelle des deux champs magnétiques (de l'inducteur et du rotor) est à l'origine de la force électromagnétique qui provoque la rotation du moteur.
Est-ce que tout ce que je viens d'expliquer est juste ou pas ? Merci.
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[stefjm]

Pourquoi l'énergie magnétique emmagasinée par l'inducteur du moteur ne s'épuise--t-elle pas au cours de la rotation du rotor ?

Bonjour,
Parce que le courant dans l'inducteur est maintenu constant par une source extérieure.

Le rotor, en tournant, produit une force contre-électromotrice (fcém) qui s'oppose à la tension du générateur. Cette fcém génère un courant induit déphasé s'opposant au courant du générateur. L'inductance des bobines rotoriques transforme une partie de l'énergie électrique reçue du générateur, en énergie magnétique qu'elle emmagasine.
L'action mutuelle des deux champs magnétiques (de l'inducteur et du rotor) est à l'origine de la force électromagnétique qui provoque la rotation du moteur.
Est-ce que tout ce que je viens d'expliquer est juste ou pas ? Merci.

Oui dans les grandes lignes.

L'induit n’emmagasine que peu d'énergie magnétique. Il permet la conversion d'énergie électrique vers énergie mécanique, par interaction entre le champ inducteur (stator) et le champ induit (rotor).
L’énergie électrique est convertie en énergie électromagnétique, traverse l'entrefer, puis est convertie en énergie mécanique au rotor.

La part d'énergie magnétique emmagasiné au rotor et au stator est très faible devant l'énergie convertie par le moteur (ou le générateur, cela marche dans les deux sens.).
Et quand on débranche le moteur, cette énergie magnétique est restituée.

[ancien1957]

Cela veut dire que l'énergie magnétique diminue dans le rotor puisqu'elle se transforme en énergie mécanique. N'est-ce pas ?

[stefjm]

Au démarrage, une machine électrique a besoin d'un peu d'énergie pour se magnétiser et fonctionner.
Elle consomme alors de l'énergie électrique quelle convertit en énergie électromagnétique (c'est une onde dans l'entrefer) puis en énergie mécanique.

A vide la machine consomme uniquement ses pertes.
En charge, la machine effectue la conversion Tension*Courant=Vitesse de rotation * Couple


Il y a toujours un flux d'énergie qui traverse la machine avec des conversions.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mizambal]

bonjour.
Vous parlez d'énergie "magnétique" stockée dans le rotor ..
Celle-ci n'est-elle pas plutôt stockée dans l'entrefer (air) de la machine ?

[stefjm]

Aussi.

@ ancien1957
L'énergie se décompose en deux :
Une partie constante qui permet le fonctionnement de la machine (et qui est rendu à l'arrêt).
Une partie qui ne fait que passer dans la machine (aucun stockage).

[ancien1957]

Re,
Est-il vrai qu'en réalité, ce n'est pas l'action mutuelle des deux champs magnétiques (champ magnétique de l'inducteur et champ magnétique de l'induit) qui est à l'origine de la rotation du moteur, mais c'est plutôt l'action du couple magnétique (gamma) dépendant du champ magnétique de l'inducteur ainsi que du moment magnétique du rotor, qui en est responsable.
Merci.

[stefjm]

Il faudrait préciser les grandeurs dont il est question.
A la base, un couple électromagnétique est comme un couple : une force (ici électromagnétique) multipliée par un bras de levier.

Ces forces ou couple s'appliquent sur les pièces ferromagnétiques de la machine et pas sur les conducteurs eux mêmes, heureusement pour eux.

Quand il y a couple électromagnétique, il y a accélération mécanique jusqu'à ce que la charge équilibre ce couple et on peut espérer alors une vitesse constante.

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris la question et vu le peu de réponse...

[gts2]

Est-il vrai qu'en réalité, ce n'est pas l'action mutuelle des deux champs magnétiques (champ magnétique de l'inducteur et champ magnétique de l'induit) qui est à l'origine de la rotation du moteur, mais c'est plutôt l'action du couple magnétique (gamma) dépendant du champ magnétique de l'inducteur ainsi que du moment magnétique du rotor, qui en est responsable.

"L'action mutuelle des champs magnétiques" est une méthode énergétique de calcul du couple, et comme souvent pour les méthodes énergétiques, c'est une méthode globale qui cache les détails.
Donc ce n'est pas un problème de "réalité", mais de niveau de modélisation.

[ancien1957]

Rebonjour,
C = B × M × sin(ß)
C étant le couple moteur
B étant le vecteur induction (inducteur)
M étant le moment magnétique de l'induit (rotor)
ß étant l'angle formé par les 2 vecteurs B et M
Cette formule ne s'applique--t-elle pas pour le calcul du couple moteur d'une MCC (machine à courant continu) ?

[stefjm]

Le couple de Laplace M vectortiel B est valide pour les machines à courant continu, asynchrone et synchrone.

[gts2]

C = B × M × sin(ß)

En toute rigueur, cela est vrai pour un moment M placé dans un champ uniforme B, autrement dit le cas d'un moteur dans une approximation d'ordre 0.

[ancien1957]

C'est quoi une approximation d'ordre 0 ?

[gts2]

L'approximation la plus simple possible : ici un moment représentant le rotor et un champ uniforme représentant le stator.

[ancien1957]

Re bonjour,
Si vraiment le couple moteur d'une MCC est :
C = B × M (couple moteur = vecteur induction de l'inducteur × moment magnétique du rotor), à quoi servirait alors le champ magnétique emmagasiné par ce même rotor ? Merci.

[gts2]

Je répète c'est une approximation d'ordre zéro et dans ce cas le champ magnétique du rotor est celui qui est associé au moment magnétique, donc dans le cas d'un rotor bobiné, le courant crée B qui crée M (même si cela ressemble un peu à l'oeuf et la poule) et dans le cas d'un rotor à aimant permanent, les deux (Mrotor et Brotor) sont inextricablement liés.