Comment fonctionne un moteur électrique? Explication simple
Avec l'avènement de la mobilité électrique, le thème des moteurs électriques prend également de plus en plus d'importance. Mais comment fonctionne un tel moteur? Nous vous l'expliquons dans cet article.
Comment fonctionne un moteur électrique? Explication des champs magnétiques et de la force de Lorentz
Le moteur électrique utilise une force essentielle de la nature - la force de Lorentz. Nous expliquerons comment cela fonctionne et pourquoi un moteur électrique peut le faire sur la base de bases simplifiées avant d'entrer dans la construction.
- Chaque aimant a deux pôles: le pôle nord et le pôle sud. Les forces magnétiques agissent toujours du nord au pôle sud et sur les substances dites ferromagnétiques (cobalt, fer, nickel).
- Les matériaux solides comme le fer sont toujours attirés par un aimant. Cependant, si deux aimants sont présents, les règles suivantes s'appliquent: les mêmes pôles se repoussent (pôles sud et sud, pôles nord et nord) - différents pôles s'attirent (pôles sud et nord).
- L'électricité a également deux pôles différents. Il y a un pôle plus et un moins ici. C'est ce qu'on appelle la charge électrique. Plus signifie qu'une particule est chargée positivement. Moins signifie qu'une particule est chargée négativement.
- L'effet dans un champ magnétique sur une charge (plus ou moins) est appelé la force de Lorentz. Pour le dire simplement: le pôle nord magnétique repousse la charge positive et attire la charge négative. Le pôle sud magnétique attire la charge positive et repousse la charge négative.
- Chaque moteur électrique est basé sur cela. Il utilise l'effet magnétique d'un aimant permanent sur un électro-aimant (qui est excité et a une charge).
Structure et fonction du moteur
- Le soi-disant stator est situé sous le boîtier d'un moteur électrique. Il se compose d'un champ magnétique stable (aimant permanent). Cela signifie que les pôles nord et sud ont une place fixe et ne sont pas variables.
- Le rotor (lat. Rotare = tour) est situé dans le moteur lui-même, il est fixé à un arbre et donc rotatif. Son champ magnétique électrique change constamment: les pôles nord et sud changent de place. Le rotor est entouré par le stator.
- L'ancre est le noyau de fer du rotor. Les bobines du rotor, à travers lesquelles le courant circule, s'enroulent autour de lui. Le champ magnétique changeant est créé à l'aide de ces bobines. Si l'armature est un aimant permanent, il n'y a pas de bobines.
- Le commutateur (également appelé changeur de pôles) se trouve sur l'arbre du rotor. Le courant le traverse. La tâche du commutateur est de faire tourner le champ magnétique du rotor et donc d'échanger les pôles. Cela se produit toujours lorsqu'une certaine position est atteinte. Des contacts coulissants sont fixés au commutateur, qui alimentent le rotor en courant.
- Si le moteur électrique est maintenant sous tension, le champ magnétique s'accumule dans le rotor. Ce n'est qu'alors qu'il deviendra un électroaimant rotatif.
- Selon le principe décrit ci-dessus selon lequel les mêmes pôles se repoussent toujours, le rotor commence à tourner. Le commutateur règle toujours le champ électromagnétique du rotor de sorte que le pôle nord du rotor et le pôle nord du stator (analogue au pôle sud) se font face. Autrement dit, la polarité du rotor est modifiée après chaque demi-tour. Sinon, le pôle Nord et le pôle Sud se feraient face et le moteur s'arrêterait.
- Il existe également une variante du moteur électrique sans commutateur. Avec les moteurs à courant alternatif, le champ magnétique change de rythme avec la vitesse du rotor. Les mêmes pôles se font face "automatiquement". Dans ce cas, la structure est quelque peu différente. Les pièces de base sont conservées.
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