moteur synchrone à aimant permanent: l'avenir?

[invite16a0720a]

Bonjour,

Je travaille dans l'industrie -lourde- et il m'arrive d'être impliqué dans de gros projets de motorisation électrique.
Actuellement, plus personne ne se pose de question: les moteurs à courants continus disparaissent au profit des asynchrones. Avantages de ces derniers: absence de balais, pas de bobinage du rotor. Avec les variateurs actuels les moteurs à courant continu, plus faciles à piloter mais d'un coût et d'un entretien handicapant, sont condamnés...

Mais, j'ai entendu, il y a pas longtemps que nos asynchrones allaient également disparaitre au profit des moteurs synchrones à aimant permanent. L'auteur de cette phrase est un spécialiste en variateurs, chercheur pour SIEMENS et enseignant dans le supérieur.

La raison est que ce moteur se commande exactement comme un moteur à courant continu. D'où une commande de puissance simple et bon marché, pour un moteur à peine plus coûteux (il faut payer les aimants) qu'un asynchrone. En outre, ces moteurs offrent des ratios puissance/masse et puissance/volume plus élevés.

J'allais oublier que, si tout le monde sait que le TGV NG dispose d'une motorisation répartie, on dit moins que les moteurs utilisés sont du type synchrone à aimant permanent. C'est pourtant intéressant, surtout quand on voit que la motorisation du TGV a successivement été du type courant continu, synchrone puis asynchrone.

Alors, j'en ai parlé quelques électriciens collègues, pas aussi pointus, mais quand même très compétents. Ils m'ont regardés avec les yeux-là

D'où mes questions:
- différences entre ce moteur et un brushless?
- pourquoi diable la commande de puissance se simplifie-t-elle autant?
- peut-on consommer du réactif avec ce type de moteur?
- quand savez/pensez-vous?

Merci
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[chatelot16]

la partie electronique de puissance est a peut pres la meme entre synchrone et asynchrone , et aimant permanent c'est toujour synchrone

si l'electronique de puissance se simplifie c'est que les transistor mos sont plus facile a utiliser que les thyristors

je suis un peut surpris de t'entendre parler de moteur a aimant permanent pour le tgv : l'inconvenient du synchrone a aimant , c'est que le flux de l'aimant est constant : trop faible pour avoir le couple de demarrage maximum , trop fort ce qui provoque trop de perte de puissance a grande vitesse et a faible couple

dans les moteurs synchrone a exitation bobiné ou dans les moteur asynchrone on pilote le moteur comme on veut pour y mettre le flux que l'on veut

[Jean.Marc]

Bonsoir,
il est certain que l'aimant permanent, en donnant au moteur un coefficient de FEM fixé par construction, rend plus difficile l'alimentation si on veut le faire tourner sur une large plage de vitesses. Cependant, les convertisseurs buck-boost synchrones permettent ces grandes plages de tension avec un bon rendement.
Pour le couple, je ne vois pas l'inconvénient côté basses vitesses ; c'est comme pour un moteur série : l'augmentation du flux inducteur est limité par la saturation du circuit magnétique ; alors on peut bien dimensionner le moteur pour que l'aimant fournisse le même flux qu'un moteur série saturé.
En revanche, à haute vitesse, il est certain qu'il faut un circuit magnétique de très haute qualité et à peu de pertes pour limiter les pertes sous forte induction. Je suppose que les matériaux actuels le permettent (alliages frittés par exemple).
S'agissant de l'électronique, je ne suis pas sûr qu'elle soit plus simple.
Les lois de commande sont certes plus simples, mais elles sont réalisées en logiciel, ce qui veut dire qu'elles ne coûtent rien en terme de matériel. L'essentiel du coût vient des étages de puissance, et je ne vois pas où un moteur synchrone pourrait la simplifier, puisqu'il lui faut toujours une commande proche d'une sinusoïde pour des raisons de rendement, bruit et vibrations, et aussi de facteur de puissance.
Le terme brushless désigne une variété de petits moteurs qu'on alimente simplement par des tensions carrées (tout ou rien) à l'aide d'un circuit simpliste, ce qui n'est pas très grave quand le moteur ne fait que quelques watts. Mais c'est inconcevable pour les fortes puissances. C'est la meme chose quand on parle des moteurs pas à pas : qu'on commande de petits moteurs avec des signaux grossiers par économie n'est acceptable que pour des petites puissances ; il n'empêche qu'un bonne commande consiste pour ces moteurs à générer des courants sinusoïdaux, ce qui leur permet de fonctionner avec un meilleur rendement et beaucoup moins de vibrations.
En résumé, il me semble pertinent d'augurer le remplacement des moteurs asynchrones par des synchrones pour les raisons suivantes :
- puissance massique supérieure ;
- meilleur rendement.

[chatelot16]

mais justement la comparaison n'est pas evidente du tout

avec un moteur a flux variable que ce soit asynchrone ou synchrone a exitation bobiné on peut faire un tres gros couple en fesant un flux tres proche de la saturation qui serait inadmissible a grande vitesse et transformerai le moteur en four a induction ...

avec un moteur a aimant permanent il faut choisir le flux et on ne peut plus l'adapter a la demande

en plus des que ca chauffe il y a une perte irremediable de l'aimantation : c'est pour cela que toute les tentative de faire des demareurs a aimant on echoué

les aimant c'est bon pour les eoliennes de faible puissance qui ne chauffent jamais


autre comparaison possible : un electro aimant est plus leger qu'un aimant : avantage au synchrone bobiné , mais avec un asynchrone le bobinage d'exitation est remplacé par un assemblage de bobine triphasé : ca parait moins performant , mais cet assemblage de bobine triphasé est un court circuit , c'est un gros moulage d'alu , plus economique qu'un vrais bobinage : avantage au moteur asynchrone : la competition n'est pas facile et chacun garde ses avantages

[A voir en vidéo sur Futura]

[chatelot16]

Mais, j'ai entendu, il y a pas longtemps que nos asynchrones allaient également disparaitre au profit des moteurs synchrones à aimant permanent. L'auteur de cette phrase est un spécialiste en variateurs, chercheur pour SIEMENS et enseignant dans le supérieur.

c'est ce que je pensait il y a 30 ans quand je commencait l'electronique : je pensait que l'on ferait des demareur triphasé avec commande electronique : non ce n'est pas si simple : le moteur a courant continu a un rendement honorable et est indetronable pour tout les usuage ou ca ne tourne pas longtemps et ou l'usure des charbon n'est pas un probleme

[invite76532345]

Bonjour

le moteur a courant continu a un rendement honorable et est indetronable pour tout les usuage ou ca ne tourne pas longtemps et ou l'usure des charbon n'est pas un probleme

Et pourtant Alstom a trouvé mieux pour les nouveaux TGV et AGV.
http://www.lesechos.fr/info/innovation/.htm
http://blog.laviedurail.com/index.php?s=motrices.
Il existe d'autres sources plus "pointues" tout en ne trahissant pas le secret industriel.

A+

[polo974]

Comme toujours, compromis, compromis...

Mais d'abord une correction: un brushless n'est pas un petit truc commandé en signaux carrés, c'est ni plus ni moins un moteur asynchrone à aimants permanents. Mais brushless, c'est plus vendeur... Ensuite la commande est ce qu'elle est: au niveau du prix qui y est mis...

Le gros avantage de l'asynchrone est qu'il est ... asynchrone (d'ailleurs il y a parfois un asynchrone caché dans un moteur synchrone...).

Et comme toujours, il y a des cycles, dépendant des coûts de chaque élément, et des modes aussi (qui peut dire qu'un asynchrone avec rotor fritté moderne n'aurait pas des performances similaires aux nouveaux moteurs synchrones). (Bon, ok, le retour aux charbons est compromis...)

Maintenant, pour faire varier le flux d'un moteur synchrone à aimant permanent, il "suffit" de modifier la géométrie: entrefer, aimants pivotant... Il y a beaucoup de portes encore à ouvrir ou à réouvrir.

De même, il est possible de faire varier les caractéristiques de rotor d'un moteur asynchrone par pilotage électronique sans contact.

Et puis viendront les supraconducteurs haute température. Plus de perte cuivre...

L'avenir proche sera le passé d'un futur plus lointain...

[Jean.Marc]

Petite contestatinon : le brushless c'est du synchrone et non de l'asynchrone.
Pour ce qui est du poids, il est vrai qu'avant, un électro-aimant était plus léger qu'un aimant permanent, mais ce n'est plus vrai avec les terres rares. Enfin, dans tous les moteurs où l'excitation (c'est-à-dire le champ inducteur) est créé par un électro-aimant ou plus généralement un courant (aussi bien dans un moteur à courant continu que dans un synchrone excité ou dans un asynchrone), l'excitation consomme de la puissance qui réduit le rendement. Avec un aimant, aucune puissance n'est consommée, c'est donc quelques points de rendement de gagnés.
Il est également vrai que quand on conçoit un moteur à aimant permanent, on dimensionne le refroidissement pour garantir la tenue de l'aimant.
Donc je continue de croire à l'avenir du synchrone, bien qu'aujourd'hui il doive être plus cher que l'asynchrone.

[chatelot16]

Le terme brushless désigne une variété de petits moteurs qu'on alimente simplement par des tensions carrées (tout ou rien) à l'aide d'un circuit simpliste, ce qui n'est pas très grave quand le moteur ne fait que quelques watts

Mais d'abord une correction: un brushless n'est pas un petit truc commandé en signaux carrés, c'est ni plus ni moins un moteur asynchrone . Mais brushless, c'est plus vendeur...

brushless veut dire sans balais mais ne veut pas dire ce qu'il y a !

pour les modele reduit c'est des moteur synchrone a aimant avec commande par triphasé carré : pour l'industrie c'est souvent moteur asynchrone avec alimentation sinusoidale en pwm , mais ca peut etre n'importe quoi d'autre tant qu'il n'y a pas de charbon ...

mais j'ai enlevé 2 mot a la citation car

ni plus ni moins un moteur asynchrone à aimants permanents

ou mettre l'aimant dans un moteur asynchrone ? dit il assis sur une pierre en bois a la lumiere d'un bec de gaz electrique

[polo974]

Petite contestatinon : le brushless c'est du synchrone et non de l'asynchrone. ...

Oups, désolé, mauvaise relecture...
honte à moi...