Mesure et analyse de la puissance des moteurs électriques
Lors de la sélection d’un moteur CC à balais sans noyau pour une application, ou lors du développement d’un prototype motorisé, plusieurs principes de base de la physique des moteurs doivent être pris en compte pour produire un système d’entraînement de précision sûr, fonctionnant bien et suffisamment puissant. Dans ce document, nous avons fourni quelques méthodes, formules et détails de calcul importants pour déterminer la puissance de sortie d’un moteur sans noyau, la courbe vitesse-couple du moteur, les tracés de courant et de rendement, et les calculs théoriques à froid qui estiment les performances du moteur.
Les moteurs à courant continu sont des transducteurs car ils convertissent la puissance électrique (Pin) en puissance mécanique (Pout). Le quotient des deux termes est égal au rendement du moteur. Les pertes par frottement et les pertes de cuivre entraînent une perte de puissance totale (Ploss) en Joules/seconde (les pertes de fer dans les moteurs à courant continu sans noyau sont négligeables). Il existe des pertes supplémentaires dues à l’augmentation de la chaleur, mais nous en parlerons plus loin :
En physique, la puissance est définie comme le taux d’exécution du travail. L’unité métrique standard de la puissance est le “Watt” W. Comment la puissance est-elle calculée ? Pour un mouvement linéaire, la puissance est le produit de la force et de la distance par unité de temps P = F – (d/t). La vitesse étant la distance par rapport au temps, l’équation devient P = F – s. Dans le cas d’un mouvement de rotation, le calcul analogue de la puissance est le produit du couple et de la distance angulaire par unité de temps ou simplement le produit du couple et de la vitesse angulaire.
Calcul de la puissance d’un moteur à courant alternatif
La puissance d’un moteur électrique peut être calculée en mesurant le temps nécessaire pour effectuer une quantité de travail connue. Par exemple, soulever un poids de 5N sur 1m demande 5J de travail. Si le moteur effectue ce travail en 2 secondes, la puissance de sortie peut être calculée comme suit : 5J / 2S = 2,5W.Alternativement, si le couple de l’arbre de sortie et la vitesse de rotation peuvent être mesurés, la puissance mécanique peut également être calculée comme suit : Puissance = couple x vitesse de rotation, où le couple est mesuré en Nm et la vitesse de rotation en radians par seconde.
Les moteurs électriques utilisent l’effet moteur, qui produit une force sur un fil conducteur dans un champ magnétique. Dans un moteur à courant continu, une bobine de fil est utilisée de sorte que chaque côté subit une force de sens opposé dans le champ magnétique, ce qui entraîne la rotation de la bobine. À chaque demi-tour, un collecteur à anneau fendu inverse la polarité de la tension sur la bobine, inversant ainsi le sens du courant. La règle de la main gauche de Fleming montre que cela inverse la direction des forces sur la bobine, garantissant qu’elle continue à être accélérée en rotation. Des balais sont utilisés pour transférer l’alimentation en courant continu au collecteur rotatif à anneau fendu.
Calcul de la puissance du moteur couple rpm
Un moteur électrique est une machine électrique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique. La plupart des moteurs électriques fonctionnent grâce à l’interaction entre le champ magnétique du moteur et le courant électrique dans un enroulement de fil pour générer une force sous forme de couple appliqué sur l’arbre du moteur. Un générateur électrique est mécaniquement identique à un moteur électrique, mais fonctionne avec un flux d’énergie inversé, convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique.
Les moteurs électriques peuvent être alimentés par des sources de courant continu (CC), comme des batteries ou des redresseurs, ou par des sources de courant alternatif (CA), comme un réseau électrique, des onduleurs ou des générateurs électriques.
Les moteurs électriques peuvent être classés en fonction de considérations telles que le type de source d’énergie, la construction, l’application et le type de mouvement produit. Ils peuvent être alimentés en courant alternatif ou continu, être à balais ou sans balais, monophasés, biphasés ou triphasés, à flux axial ou radial, et peuvent être refroidis par air ou par liquide.
Les moteurs normalisés fournissent une puissance mécanique pratique pour une utilisation industrielle. Les plus gros sont utilisés pour la propulsion des navires, la compression des pipelines et les applications de pompage-stockage, avec une puissance supérieure à 100 mégawatts.
Formule de calcul de la puissance d’un moteur triphasé
Les moteurs électriques sont des machines électromécaniques qui convertissent l’énergie électrique en énergie mécanique. Malgré les différences de taille et de type, tous les moteurs électriques fonctionnent à peu près de la même manière : un courant électrique circulant dans une bobine de fil dans un champ magnétique crée une force qui fait tourner la bobine, créant ainsi un couple.
Qu’est-ce que la puissance ? Dans sa forme la plus élémentaire, la puissance est un travail effectué pendant une période de temps spécifique. Dans un moteur, la puissance est fournie à la charge en convertissant l’énergie électrique selon les lois scientifiques suivantes.
Dans les systèmes électriques, la tension est la force nécessaire pour déplacer les électrons. Le courant est le taux de circulation de la charge par seconde à travers un matériau auquel une tension spécifique est appliquée. En prenant la tension et en la multipliant par le courant associé, on peut déterminer la puissance.
Un watt (W) est une unité de puissance définie comme un Joule par seconde. Pour une source de courant continu, le calcul est simplement la tension multipliée par le courant : W = V x A. Cependant, la détermination de la puissance en watts pour une source de courant alternatif doit inclure le facteur de puissance (FP), donc W = V x A x FP pour les systèmes de courant alternatif.