Les moteurs électriques sont partout. Il ne serait probablement pas exagéré de dire que la civilisation moderne telle que nous la connaissons n'aurait peut-être pas la même apparence si ce n'était de l'invention du moteur électrique. Les moteurs électriques sont également omniprésents dans votre vie quotidienne, des pompes à eau électriques aux moteurs électriques qui alimentent les ventilateurs de refroidissement.
Mais ces derniers temps, le plus grand battage médiatique entourant le moteur électrique est dû à l'immense prolifération des véhicules électriques.
Si vous vous demandez comment fonctionne un moteur de VE, vous êtes au bon endroit. Lisez la suite pour tous les détails sur le fonctionnement des moteurs EV et comment ils se comparent à un moteur à combustion interne.
Qu'est-ce qu'un moteur électrique à induction ?
Le moteur à induction est une merveille d'ingénierie. Le plus drôle, c'est que ce type de moteur électrique a été inventé par Nikola Tesla, et le moteur électrique La société automobile qui porte son nom utilise également des moteurs à induction pour certains de ses célèbres moteurs électriques. Véhicules. Le Model S, en particulier, et son cousin Model X, utilisent des moteurs à induction à courant alternatif (les modèles plus récents étant équipés d'un moteur synchrone à aimant permanent et d'un moteur à induction). De manière générale, un moteur à induction est un moteur qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique à l'aide d'un champ magnétique induit.
C'est probablement l'une des trois meilleures inventions de tous les temps, et ce n'est pas une exagération. Le moteur à induction est assez simple, la seule pièce mobile étant son rotor, c'est pourquoi les groupes motopropulseurs des véhicules électriques devraient s'avérer très fiables au fil des années. Par coïncidence, c'est l'une des clés avantages des véhicules électriques par rapport aux voitures à essence en termes de fiabilité. Le moteur à induction comporte une partie fixe appelée stator, ainsi qu'une partie interne qui tourne réellement appelée rotor.
Le rotor est traversé par un arbre qui peut être utilisé pour déplacer des objets lorsque le rotor tourne. Un exemple de ceci est un ventilateur en rotation connecté à l'arbre d'un moteur à induction ou peut-être les roues d'un véhicule électrique se déplaçant en raison du mouvement mécanique de l'arbre du rotor. Le moteur à induction AC n'est pas seulement présent dans les véhicules électriques; c'est un incontournable dans tous les aspects de la vie quotidienne. De nombreuses machines d'usine modernes utilisent des moteurs à induction à courant alternatif, en particulier si la fiabilité et les faibles coûts d'exploitation sont essentiels.
C'est l'une des principales raisons pour lesquelles certains véhicules électriques performants utilisent des moteurs à induction. Ils sont extrêmement fiables et aussi très efficaces. Bien que les moteurs à induction produisent leur juste part de chaleur (c'est pourquoi ils comportent souvent des ventilateurs et des ailettes intégrés à la conception), ils sont extrêmement efficaces. Selon le Département américain de l'énergie, les véhicules électriques peuvent en fait utiliser plus de 77 % de l'énergie électrique qu'ils obtiennent d'une charge directement aux roues du véhicule. Selon la même source, les voitures à essence ne peuvent convertir que 12 à 30 % de l'énergie qu'elles ont stockée dans l'essence en puissance utilisable directement au niveau des roues de la voiture.
Les véhicules électriques se convertissent 77% de l'énergie électrique du réseau à la puissance aux roues. Les véhicules à essence conventionnels ne convertissent qu'environ 12%–30% de l'énergie stockée dans l'essence pour alimenter les roues.
C'est un énorme problème et c'est l'une des raisons les véhicules électriques sont meilleurs pour l'environnement, en particulier lorsqu'il est connecté à une source d'alimentation propre.
Comment fonctionne un moteur à induction AC ?
En termes simples, le moteur à induction à courant alternatif fonctionne en électrifiant des bobines de cuivre conductrices positionnées autour du stator. Le courant alternatif circulant dans les bobines de cuivre induit un champ magnétique tournant. Évidemment, dans un VE, l'électricité qui permet à cette étape de se produire est fournie par la batterie du VE.
Les batteries produisent cependant du courant continu, donc avant que l'électricité de la batterie ne puisse être convertie en énergie mécanique par l'électricité moteur, il doit subir une étape intermédiaire via un onduleur qui convertit le courant continu fourni par la batterie en courant alternatif requis Puissance. Le champ électromagnétique tournant produit dans le stator a pour conséquence d'induire un courant dans le rotor lors de son déplacement, qui, à son tour, induit un champ électromagnétique dans le rotor. C'est pourquoi les moteurs à induction portent le nom d'induction, car ils fonctionnent en induisant un champ magnétique.
La magie se produit lorsque l'EMF tournant induit un courant électrique dans le rotor, qui à son tour produit sa propre FEM qui force le rotor à tourner en suivant le champ magnétique tournant du stator. Le rotor fait tourner l'arbre, qui est la partie utile du moteur électrique, permettant la création d'énergie mécanique à partir de l'énergie électrique. En termes de véhicules électriques, la façon dont ces moteurs électriques délivrent de la puissance signifie que le couple est disponible instantanément, avec lequel les voitures ICE ne peuvent même pas commencer à rivaliser.
Avantages des moteurs électriques par rapport aux moteurs à combustion interne
Le premier avantage évident des moteurs électriques par rapport aux moteurs à combustion interne est la réduction drastique des pièces mobiles. Si vous regardez une animation de base d'un moteur à essence par rapport à un moteur électrique qui tourne, vous remarquerez immédiatement à quel point le processus est plus compliqué pour le moteur à essence. La réduction des pièces mobiles est directement corrélée à l'entretien de maintenance de ces différentes centrales.
Avec le moteur électrique, il n'y a pas grand-chose qui puisse mal tourner, surtout à cause de l'usure. Pendant ce temps, le moteur à combustion interne a des tonnes de pièces mobiles qui peuvent mal tourner. Cela ne veut pas dire qu'un moteur électrique ne peut pas casser, mais s'il est dépourvu de nombreuses pièces qui se détériorent dans un moteur à essence, il ne sera pas nécessaire de les remplacer.
L'un des principaux points de défaillance des moteurs normaux est la chaîne de distribution (ou courroie), qui n'existe même pas dans un moteur électrique. Comme mentionné précédemment, la livraison de couple est également un énorme avantage pour les véhicules électriques, car ils peuvent fournir un couple instantané, contribuant à la sensation dramatique que vous obtenez lors de l'accélération d'un véhicule électrique.
Les moteurs à induction existent depuis toujours, mais sont toujours révolutionnaires
Ce qui est amusant avec les moteurs à induction, c'est qu'ils ne sont pas une nouvelle invention, loin de là. Ils sont également utilisés partout depuis des années, mais récemment, ces moteurs obtiennent la reconnaissance qu'ils ont toujours méritée en raison de la vague de véhicules électriques qui envahissent nos routes. Le moteur à induction est toujours une merveille d'ingénierie incroyable après toutes ces années, et de nouvelles recherches et développements devraient contribuer à le rendre encore plus convaincant.