Pourquoi les redresseurs-onduleurs sont-ils utilisés pour piloter des moteurs à courant alternatif au lieu d'utiliser le courant redressé pour piloter des moteurs à courant continu?

Je comprends les avantages d'utiliser un système redresseur-onduleur pour entraîner un moteur à courant alternatif au lieu de simplement le brancher sur le secteur, car il permet un bien meilleur contrôle de sa vitesse et de ses performances; mais ce que je ne comprends pas, c'est: puisque le courant alternatif d'origine doit être converti en courant continu afin d'alimenter le circuit de l'onduleur, pourquoi ce courant continu n'est-il pas directement envoyé à un moteur à courant continu, au lieu de le reconvertir en courant alternatif puis d'envoyer à un moteur à courant alternatif?

Les moteurs à courant continu ont effectivement une variable: quelle puissance alimentez-vous le moteur? Les moteurs à courant alternatif ont deux variables: la puissance et la fréquence. Je ne suis pas un expert en moteurs, mais je m'attendrais à ce que les moteurs à courant alternatif permettent ainsi un contrôle indépendant de la vitesse et du couple, contrairement aux moteurs à courant continu. Le contrôle directionnel est également une préoccupation. La direction d'un moteur à courant alternatif peut être contrôlée par la direction de rotation de la puissance qui lui est fournie. La direction d'un moteur à courant continu n'est pas aussi facile à contrôler.

Plus largement, tous les moteurs fonctionnent parce qu'il y a un champ magnétique tournant quelque part. Cette rotation est soit générée à l'intérieur du moteur (auto-commutable), soit parce que l'alimentation électrique du moteur est elle-même en rotation (commutée de l'extérieur). Les moteurs à courant continu doivent être à commutation automatique; DC ne tourne pas par définition.

Comment obtenez-vous la commutation à l'intérieur du moteur? En règle générale, soit il y a des balais , soit un onduleur est intégré au moteur . Les brosses s'usent et je soupçonne d'autres inconvénients. Et si vous prévoyez d'intégrer un onduleur dans le moteur, pourquoi ne pas le placer à l'extérieur du moteur et mieux le contrôler?

Parce que les moteurs à courant alternatif sont généralement beaucoup plus efficaces que les moteurs à courant continu, et comme ils ne nécessitent pas de contacts électriques avec le rotor, ils sont également plus fiables.

N'oubliez pas qu'un moteur BLDC est en réalité un moteur à courant alternatif avec les circuits d'entraînement intégrés. À des niveaux de puissance plus élevés, il est logique de séparer les circuits de commande et d'entraînement du moteur lui-même.

De plus, les moteurs avec des rotors à aimants permanents (PM) ont une capacité de gestion de puissance limitée. À des niveaux de puissance plus élevés, des moteurs à induction AC sont utilisés, même dans les véhicules électriques.

Avec de nombreux types de moteurs à courant alternatif, le taux de rotation sera fortement corrélé à la fréquence du courant d'attaque. Dans de nombreux cas, la vitesse de rotation en tours par seconde sera soit une fraction exacte de la fréquence d'entraînement en cycles par seconde (par exemple 1/3), soit une fraction exacte moins une certaine quantité de "glissement" qui dépend de l'entraînement Tension. Bien qu'il soit possible de contrôler la vitesse de certains moteurs à courant alternatif en faisant varier la tension du variateur et en permettant ainsi des quantités variables de glissement, il est plus efficace de faire varier la fréquence du variateur et d'essayer de minimiser le glissement.

Notez également que presque tous les moteurs qui sont capables de faire un travail non trivial nécessitent que la polarité du courant dans certaines bobines soit périodiquement commutée. Cela est tout aussi vrai pour les moteurs à courant continu que pour les moteurs à courant alternatif. La plupart des moteurs à courant continu utilisent un commutateur mécanique et des balais pour effectuer une telle commutation; ceux-ci ont généralement une durée de vie utile limitée avant de nécessiter une réparation ou un remplacement. Certains utilisent l'électronique pour commuter le courant réel du moteur, mais cela les transforme essentiellement en une combinaison "onduleur plus moteur AC".

Il peut y avoir de nombreuses raisons. Le plus évident est que les balais des moteurs PMDC s'usent et doivent être remplacés après 2000-5000 heures, selon l'environnement. Alors que les moteurs à courant alternatif (à induction et PMSM aka moteurs sans balais aka moteurs BLDC) peuvent durer 20 000 heures. Donc, si un fonctionnement sans entretien est important, vous voudrez peut-être un moteur à courant alternatif.

Deuxièmement, si vous effectuez une sorte de contrôle de la vitesse ou du couple, vous n'aurez pas simplement un courant continu pour un moteur à courant continu. Vous allez avoir PWM DC. Et une fois que vous avez l'électronique pour le faire, ce n'est pas si différent d'aller au PWM AC.

Troisièmement, de nombreuses commandes modernes de moteur à induction et de PMSM fonctionnent à l'aide d'une technique appelée commande orientée sur le terrain. Ce type de contrôle vous permet de contrôler à la fois le fonctionnement en douceur de votre moteur à basse et à grande vitesse et il vous donne un contrôle indépendant sur votre couple et votre champ magnétisant. Vous ne pouvez pas le faire avec une commande PMDC car vos brosses / commutateurs alignent mécaniquement le champ. Donc, si cela est important pour vous, vous pouvez choisir un AC plutôt qu'un moteur DC.

Un autre avantage des moteurs à courant alternatif est qu'ils n'utilisent pas de balais et de commutateurs, comme le font les moteurs à courant continu. Ceux-ci génèrent beaucoup d'étincelles et de bruit EM à large bande.

Il y a des environnements où de telles actions sont vraiment, vraiment indésirables :)

Les moteurs à courant alternatif sont plus fiables que les moteurs à courant continu. Les moteurs à courant continu produisent de la puissance de sortie à partir du courant circulant dans l'armature. Le moteur à courant continu transfère le courant à l'armature avec un commutateur et des balais. L'inductance électrique de l'armature provoque un arc lorsque chaque brosse rompt la connexion de chaque barre de contact successive de l'armature. Cela oppose l'armature et les brosses, ce qui les rend rugueuses. La rugosité porte à la fois l'armature et les balais. Lorsque les moteurs à courant alternatif utilisent des rotors d'électroaimant, le courant se connecte au rotor avec des bagues collectrices et des balais. Il n'y a pas de commutation au niveau des balais des bagues collectrices. Cela évite les piqûres d'arc subies par les moteurs à courant continu. Les bagues collectrices et les balais durent beaucoup plus longtemps que les balais et les commutateurs à moteur à courant continu. La plupart des moteurs à courant alternatif fonctionnent sans balais ni bagues collectrices en utilisant un couplage inductif, une hystérésis, ou des aimants permanents dans les rotors. La durée de vie des moteurs sans balais peut être limitée uniquement par la durée de vie des roulements.

Les moteurs à courant alternatif peuvent être plus contrôlables que les moteurs à courant continu. Les contrôleurs de moteur à courant continu peuvent modifier le champ magnétique du stator ou la tension ou le courant appliqué à l'armature. Les contrôleurs de moteur à courant alternatif peuvent modifier la tension, le courant, la fréquence ou la phase du stator ou le courant du rotor. Certains moteurs à courant alternatif peuvent modifier le nombre de pôles magnétiques sur le stator. Les moteurs à courant alternatif sont ainsi capables de convertir efficacement l'électricité en puissance motrice sur une plus large gamme de vitesses de fonctionnement que les moteurs à courant continu de niveaux de puissance équivalents.

Un autre aspect que je ne vois pas mentionné est qu'un moteur triphasé à courant alternatif alimenté par une entrée d'onde sinusoïdale pure produit un couple uniforme sur tous les 360 degrés de rotation. Un simple moteur à courant continu connaîtra une variation de couple lorsque chaque pôle de rotor tourne au-delà de son pôle de stator homologue. Cela peut être une considération importante dans, par exemple, l'usinage de précision.