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Il existe plusieurs différences clés entre les moteurs à courant alternatif et les moteurs à courant continu, en plus de celle évidente qui concerne la façon dont chacun de ces composants est alimenté. Vous trouverez ci-dessous une brève présentation de chacun de ces types de moteurs, suivie d’un résumé des différences entre eux.

Pour en savoir plus sur les différents types de moteurs, consultez notre guide d’achat de moteurs.

Que sont les moteurs à courant alternatif?

Les moteurs à courant alternatif sont des dispositifs électromécaniques qui convertissent l’énergie électrique sous forme de tension et de courant alternatifs en énergie mécanique. Les moteurs à courant alternatif existent en différentes variétés qui peuvent être caractérisées comme étant des moteurs à induction (qui sont asynchrones) ou des moteurs synchrones, et qui contiennent un stator et un rotor. Les moteurs à induction peuvent être monophasés ou polyphasés, tandis que les moteurs synchrones comprennent des moteurs à Réluctance et des moteurs à hystérésis. Consultez notre guide connexe, Types de moteurs à courant alternatif, pour en savoir plus sur chacun d’entre eux.

Que sont les moteurs à courant continu?

Les moteurs à courant continu peuvent convertir l’énergie électrique qui lui est fournie sous forme de courant continu en énergie de rotation mécanique. Le même dispositif peut être utilisé en sens inverse pour produire de l’énergie électrique à courant continu à partir de la rotation de l’arbre du moteur. Lorsqu’il est utilisé de cette manière, l’appareil fonctionne comme un générateur. Il existe plusieurs types clés de moteurs à courant continu disponibles. Ceux-ci comprennent les moteurs à courant continu à aimant permanent, les Moteurs à courant continu Enroulés en Série, les Moteurs à courant continu Shunt, les Moteurs à courant continu Composé et les Moteurs à courant continu sans balais. Notre guide connexe, Types de moteurs à courant continu, contient plus d’informations sur chacun de ces types.

En Quoi Les Moteurs CA et CC Diffèrent-Ils Les Uns Des Autres?

Alors que les moteurs à courant alternatif et à courant continu créent tous deux de l’énergie mécanique sous la forme d’un arbre moteur rotatif, il existe quelques différences clés:

Puissance d’entrée

Les moteurs à courant alternatif fonctionnent à partir d’un signal électrique d’entrée qui est un courant et une tension alternatifs qui changent d’amplitude et de direction lorsque la forme d’onde CA d’entrée termine un cycle. Les moteurs à courant alternatif peuvent fonctionner soit à partir d’une source d’alimentation monophasée, soit à partir d’une source polyphasée comportant plusieurs entrées de tension qui fonctionnent à une différence d’angle de phase les unes des autres (généralement 120o ou 2π / 3 radians dans le cas d’une alimentation triphasée). Les moteurs à courant continu sont alimentés par un courant unidirectionnel (qui ne change pas de direction avec le temps) alimenté par une source d’alimentation CC. L’importance générale de l’alimentation en courant alternatif signifie qu’il peut être nécessaire de convertir l’alimentation en courant continu lors de l’utilisation d’un moteur à courant continu, comme l’utilisation d’un convertisseur CA-CC ou d’une alimentation en courant continu.

Champ magnétique

Dans les moteurs à courant alternatif polyphasés, lorsque les bobines du stator sont alimentées en courant alternatif, un champ magnétique rotatif, ou RMF, est produit qui, par la loi d’induction de Faraday, génère une CEM dans les bobines du rotor. Cette FEM se traduit par un courant dans le rotor et un couple net à appliquer, le faisant tourner, et qui génère également un champ magnétique rotatif. Les moteurs à induction présentent un phénomène appelé glissement, dans lequel la vitesse du rotor (Nr) est inférieure à la vitesse synchrone du champ de rotation du stator (Ns). Le glissement est exprimé mathématiquement comme:

Dans un moteur à courant continu, un aimant permanent ou un ensemble de bobines de champ produisent un champ magnétique qui ne tourne pas. Le courant est fourni aux bobines de l’armature, ce qui entraîne la rotation de l’armature.

Conception de connexion directe par rapport à la connexion indirecte

Avec un moteur à courant alternatif, la mise sous tension des bobines du stator via une connexion directe à une source d’alimentation CA polyphasée est tout ce qui est nécessaire pour produire la rotation du rotor. Le principe de l’induction électromagnétique génère le courant dans le rotor sans avoir besoin d’une connexion électrique directe.

Avec un moteur à courant continu, le courant doit être fourni à la fois aux bobines de champ stationnaires (sauf si un aimant permanent est utilisé) et à l’armature. Pour ce faire, les moteurs à courant continu de type brosse utilisent un ensemble de balais de charbon à ressort qui s’appuient contre un anneau de collecteur qui transporte le courant vers les bobines d’armature et vers les bobines de champ lorsque l’armature tourne. Selon que la connexion de la bobine de champ est effectuée en parallèle avec la bobine d’armature (moteur shunt) ou en série avec la bobine d’armature (moteur enroulé en série), la configuration du moteur à courant continu résultante présentera des caractéristiques de performance différentes.

L’utilisation de brosses et d’un commutateur a plusieurs impacts sur le fonctionnement des moteurs à courant continu:

• Les brosses sont sujettes à l’usure par frottement mécanique, ce qui signifie que la réparation et le remplacement des brosses sont inévitables, ce qui a un impact sur le placement du moteur en raison de l’exigence d’accessibilité.
• Le contact de la brosse avec le collecteur peut entraîner des étincelles et des arcs électriques qui peuvent provoquer des piqûres et des dommages au collecteur et peuvent également être une source d’inflammation – une préoccupation dans certains environnements où il existe un risque d’exposition à des vapeurs ou à des gaz inflammables.
• Le frottement des brosses est une cause de rendement réduit pour les moteurs à courant continu qui les utilisent, car une partie de l’énergie d’entrée est consommée par frottement et n’est pas utilisée pour générer du mouvement.
• Les moteurs à courant continu brossés créent plus de bruit et génèrent de la poussière due à l’usure de la brosse, qui est généralement un matériau en carbone ou en graphite.

Contrôle de vitesse

Dans un moteur à courant alternatif, la vitesse du moteur est contrôlée par la fréquence d’entrée du courant alternatif fourni aux bobines du stator et est directement proportionnelle. À mesure que la fréquence augmente, la vitesse du moteur augmente. Les contrôleurs d’entraînement à fréquence variable sont utilisés pour régler la fréquence d’entrée comme vous le souhaitez pour produire le régime moteur souhaité.

Pour les moteurs à courant continu, la vitesse du dispositif est contrôlée en faisant varier la tension et le courant appliqués aux bobines ou enroulements d’induit, ou en ajustant le courant qui circule vers les bobines de champ (impactant ainsi l’intensité du champ magnétique pour la bobine de champ). La relation vitesse-courant est à nouveau proportionnelle.

Mécanisme de démarrage

Les moteurs à courant alternatif polyphasés sont désignés comme à démarrage automatique, ne nécessitant aucune électronique supplémentaire au-delà de la commande de fréquence variable pour la vitesse. Les moteurs à courant alternatif monophasés, ainsi que les moteurs à courant continu, nécessitent tous deux un mécanisme de démarrage pour contrôler les conditions de démarrage. A titre d’exemple, dans les grands moteurs à courant continu, la CEM arrière générée dans l’armature est proportionnelle à la vitesse de l’armature et est donc faible au démarrage. Cette condition peut provoquer un flux de courant important vers l’armature, ce qui peut entraîner un épuisement professionnel. Ainsi, le contrôle de la montée en tension d’entrée au démarrage est nécessaire pour ces moteurs.

Performance

Les moteurs à courant alternatif sont souvent utilisés pour leur couple à grande vitesse et variable, mais le couple diminue généralement lorsque la vitesse du moteur augmente. Les moteurs à courant continu peuvent produire un couple élevé et sont précieux lorsque le contrôle de la vitesse est nécessaire. Les moteurs à courant continu peuvent fournir un couple plus constant sur la plage de vitesse et offrent généralement une réponse plus rapide aux changements de charge que les moteurs à courant alternatif. Selon la configuration de la connexion de la bobine (série ou parallèle), des performances différentes selon la valeur de charge des moteurs à courant continu peuvent être obtenues. Les moteurs de série présentent un couple de démarrage plus élevé mais ont une chute de vitesse plus forte à mesure que la charge augmente. Les moteurs à courant continu parallèles ou shunt fournissent un couple de démarrage inférieur, mais ont une relation vitesse / charge plus plate et peuvent donc fournir une vitesse constante presque indépendante de la charge appliquée.

Les moteurs à courant alternatif souffrent de problèmes d’efficacité en raison de la perte de courant d’induction et du glissement mentionnés précédemment. Les moteurs à courant continu qui utilisent des aimants permanents peuvent être environ 30% plus efficaces car ils n’ont pas à consommer d’énergie pour créer un électroaimant, mais il y a une certaine perte d’efficacité due à la perte d’énergie due au frottement des brosses. Les moteurs à courant continu sans balais sont plus efficaces que ceux à balais, mais les gains d’efficacité se situent principalement dans les zones à faible charge ou à vide de la courbe de performance du moteur.

Autres considérations

Pour une quantité donnée de travail mécanique, les moteurs à courant alternatif sont généralement plus grands que les moteurs à courant continu, les conceptions à courant continu sans balais étant les plus petites. Les moteurs à courant alternatif ont une longue durée de vie tandis que les moteurs à courant continu nécessitent plus d’entretien pour les conceptions qui utilisent des brosses et des commutateurs qui présentent une usure mécanique. Les moteurs à commutation électronique (ECM) sont une forme de moteur à courant continu sans balais qui élimine la commutation mécanique et les balais au profit de la commutation et du contrôle électroniques, améliorant ainsi la durée de vie utile, réduisant la consommation d’énergie, fonctionnant plus frais et offrant de meilleures performances.

Résumé

Cet article présente une brève discussion sur la différence entre les moteurs à courant alternatif et à courant continu. Pour plus d’informations sur d’autres produits, consultez nos guides supplémentaires ou visitez la plate-forme Thomas Supplier Discovery pour localiser des sources d’approvisionnement potentielles ou consulter des détails sur des produits spécifiques.

Sources:

1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
4. https://physicsabout.com/ac-motor-and-dc-motor/
5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brushed-motors.html
6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

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