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À propos du rotor tétrapolaire...

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Message par TomC Dim 28 Aoû 2022 - 20:34

Et non, ce ne sont pas les forces de Laplace qui font tourner un moteur à courant continu...
En effet, dans un moteur à courant continu classique (par exemple celui de la 106 électrique), le champ passe dans le circuit magnétique, pas au niveau des conducteurs stator et induit, mis à part quelques fuites. Des forces de Laplace impliqueraient que courant et champ passent au même endroit. Donc courant continu, synchrone ou asynchrone : même combat, tout se passe dans l'entrefer... (où il n'y pas de moments magnétiques, puisque c'est de l'air, et dans le vide cela marcherait tout aussi bien)

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Message par Passant_Mbr Dim 28 Aoû 2022 - 21:56

Dans l'entrefer, il y a au moins les pôles, particulièrement dans le cas d'un rotor à pôles saillants, et en plus de subir un couple de rotation, un moment peut subir une force si ça lui permet de se déplacer vers une zone à plus fort flux magnétique. Donc il peut y avoir des forces entre "dents". Dans le cas d'un rotor à pôles lisses, je soupçonne qu'on verrait que c'est un peu moins concentré dans l'entrefer. Mais bon je n'ai pas appris les choses de cette façon, donc à creuser pour le détail. Quelles hypothèses fait-on pour aboutir à cette concentration ? Est-ce que si l'énergie y est, cela implique que toute action dans le moteur doit y être aussi, etc.

Pour les forces de Laplace, j'avais déjà répondu dans la discussion précédente, néanmoins je note avec intérêt dans le document mis en lien qu'on y dit que les aimants permanents ont la perméance de l'air. Pour moi cela s'interprète par le fait que l'aimant maintient suffisamment bien ses moments pour qu'ils ne soient pas disponibles pour fournir la réluctance habituelle d'un matériau ferromagnétique à un champ extérieur qui le traverse. Comme, selon Ampère, il faut traiter aimants et électroaimants de la même manière, on pourrait considérer que les parois de l'encoche où se trouvent les fils sont suffisamment contrôlés par le bobinage pour avoir aussi la réluctance de l'air, auquel cas  il n'y a plus de différence entre les parois et l'encoche du point de vue du flux, et plus de distinction entre le flux normal et le flux de fuite. Mais je suis prêt à entendre que la géométrie des lignes du champ produit par les bobinages du rotor est telle que les parois ne sont pas suffisamment sous contrôle. Pour le reste du matériau du rotor avec ses moments orientés par les bobinages, sans doute que la partie suffisamment proche de l'entrefer pour être concernée suffit.

Tous les concepts tels que le flux coupé, l'énergie magnétique, etc., se rattachent en fin de compte à la force de Laplace ou de Lorentz, d'où découle également la notion de moment et sont démontrés grâce à elles. Il faut bien que ça soit cohérent. En se fixant sur l'énergie magnétique, on n'explique pas comment le fonctionnement découle des fondamentaux. En clair, c'est plus une méthode de calcul qu'une explication.

Il est dit aussi dans un article de Wikipedia que pour les machines à courant continu, l'approche classique par la force de Laplace est utilisable, mais qu'il faut considérer les forces comme fictives. Reste à voir dans ce cas pourquoi ça donne tout de même un bon résultat.


Dernière édition par Passant_Mbr le Mer 14 Sep 2022 - 0:29, édité 1 fois
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Message par TomC Dim 28 Aoû 2022 - 23:34

La densité d'énergie magnétique est donnée par B²/2µ. Sachant que µ est au minimum 1000 fois plus élevé dans le fer que dans l'air, et que le flux se conserve (div B=0), ceci explique que l'énergie soit essentiellement dans l'entrefer...
Il existe des petits moteurs "sans fer" (en réalité sans encoches) continus ou synchrones où les forces de Laplace jouent un rôle, mais ce n'est pas le cas dans un moteur de VE.
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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 13:32

Ce qui serait intéressant, ce serait d'avoir des mesures expérimentales in situ pour le champ dans les alvéoles, mais ce n'est peut être pas facile à réaliser s'il faut que le capteur y cohabite avec un bobinage actif, surtout si le champ que l'on cherche à mesurer est réputé faible en comparaison.

A mon tour de faire une pause dans les discussions, pour maturer tout cela. Car même si je n'en ai pas toujours l'air, je tiens compte des élements que vous apportez pour essayer de construire une image cohérente qui respecte toutes les contraintes.
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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 21:04

Au fait merci pour l'explication de la concentration de l'énergie, même si cela pourrait se détailler un peu plus un indiquant que le flux conservatif permet de dire que la valeur importante du champ produit dans le fer grâce au µ élevé se retrouve également dans l'entrefer, où il n'y a plus de fer, mais que comme le µ relatif du dénominateur y est de 1 contre 1000 dans le fer, la densité d'énergie magnétique se trouve multipliée par 1000 par rapport à ce qui se passe dans le fer .Cela démontre effectivement la concentration de cette énergie dans l'entrefer.
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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 21:22

Maintenant, après de brèves recherches sur le sujet de la densité d'énergie magnétique, des pistes se dessinent.

Oui, l'énergie est dans l'entrefer, mais elle n'y fait absolument rien, ce n'est qu'une énergie potentielle. Les choses deviennent intéressantes lorsqu'elle se met à varier car alors la différence est rayonnée vers la matière environnante, vers les porteurs de charge. La matière va donc être affectée à une profondeur suffisante pour absorber cette énergie.

Et donc finalement la matière autour de l'entrefer va bien être impliquée (logique). Ce n'est pas un phénomène éthéré qui se passe uniquement au sein de l'entrefer en impliquant uniquement une énergie abstraite, transformant directement cette variation d'énergie en couple sans intermédiaire.

Il faut évidemment comprendre le détail de ce transfert, car bien sûr il ne faut pas que cette énergie soit simplement dissipée par effet Joule. Je continue donc à creuser.

Voir l'exemple du solenoïde à la fin de ce document, en particulier la remarque en rouge:
http://www.google.com/url?esrc=s&q=&rct=j&sa=U&url=http://jean.lehir.pagesperso-orange.fr/mp/Elements%2520de%2520cours/P5-theorie%2520electromagnetique%2520de%2520Maxwell/P5-3-Energie%2520electromagnetique.pdf&ved=2ahUKEwjblNaKlu_5AhWV0oUKHVptCXIQFnoECAcQAg&usg=AOvVaw3j4hKQJ-_KejczhUe4emmp


Dernière édition par Passant_Mbr le Mar 30 Aoû 2022 - 20:17, édité 2 fois
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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 22:27

L'exemple du solenoïde me donne à penser que finalement cette énergie dans l'entrefer est simplement une sorte de mise en commun de l'énergie magnétique des différentes selfs impliquées, et donc quand elle diminue par exemple, elle agit comme générateur dans ces selfs, tout simplement par le processus classique de "décharge" d'une self contenant une énergie 1/2 L I^2 . Donc on peut aussi bien raisonner sur le fonctionnement des bobinages de façon classique, sans se préoccuper de cette énergie d'entrefer au milieu, simplement ce sont deux approches différentes à ne pas mélanger. Ca commence à cohérer...


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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 22:58

Et au bout du compte , l'équation qui donne le couple comme une variation d'énergie en fonction de l'angle  est vraie bien entendu, mais il ne faut pas l'interpréter comme une conversion directe de l'énergie magnétique en couple par l'opération du saint esprit, sans intermédiaire. L'énergie qui a disparu est simplement retournée dans toute la tripaille qu'il y a autour de l'entrefer et y a produit les effets classiques que l'on décrit dans le fonctionnement d'un moteur, qui ont abouti à l'apparition du couple. Tant qu'elle reste dans l'entrefer, elle ne peut rien faire, pour agir il faut qu'elle le quitte.


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Message par Passant_Mbr Lun 29 Aoû 2022 - 23:15

En conclusion il n'y a aucune contradiction entre la vision classique que j'ai utilisée dans mon schéma, et celle reposant sur la dérivée de la co-énergie. Cette dernière a pour but avoué de cacher les détails de la physique sous-jacente au profit d'une méthode de calcul plus générale, mais par voie de conséquence est un outil trompeur pour tirer des conclusions physiques.
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Message par TomC Mar 30 Aoû 2022 - 0:33

"la différence est rayonnée... Ce n'est pas un phénomène éthéré qui se passe uniquement au sein de l'entrefer en impliquant uniquement une énergie abstraite, transformant directement cette variation d'énergie en couple sans intermédiaire." Et dans le cas de l'énergie potentielle de gravitation (objet qui chute par ex.), il y a un intermédiaire ? et ce serait aussi une énergie abstraite ou éthérée ? L'énergie magnétique n'a rien d'abstrait... et elle ne disparaît pas, n'est pas "rayonnée", elle est convertie en énergie mécanique.
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Message par Passant_Mbr Mar 30 Aoû 2022 - 9:27

Pour résumer les élements précédents:
========================

Le moteur a le fonctionnement intuitif attendu, tel que par exemple décrit dans mon schéma, avec des lignes de champ et de moment qui vont aussi profondément dans la matière que nécessaire pour assurer un fonctionnement logique, sans la moindre limitation.

Ce fonctionnement implique des bobinages, qui ont un caractère selfique. Ils stockent ET déstockent de l'énergie sous forme magnétique selon la classique formule 1/2 L I^2.

Il se trouve, et TomC nous l'apprend, que cette énergie est localisée dans l'entrefer. Très intéressant pour la culture, mais sans la moindre incidence sur la description que je viens de donner.

C'est lorsque cette énergie est déstockée qu'elle agit. L'énergie magnétique est alors reconvertie en énergie électrique, un peu à la façon de l'énergie potentielle mécanique qui se transforme en énergie cinétique. Ayant perdu sa nature d'énergie potentielle magnétique, elle n'est en rien tenue par le confinement dans l'entrefer. Elle se propagera là où elle a besoin d'aller pour réaliser les actions produisant le couple, et aboutissant à une conversion finale en énergie mécanique, via toute la circuiterie connue des moteurs.

Entre les deux extrêmités de l'équation qui relie la variation d'énergie au couple, il y a un long chemin détourné , qui est dissimulé par la simplicité trompeuse du signe "=". C'est là le piège qui produit une interprétation trop directe de l'équation, et qui suggère quelque chose qu'elle ne prétend aucunement, à savoir que l'on passerait directement de l'énergie au couple, sans intermédiaire, en restant dans l'entrefer.


Dernière édition par Passant_Mbr le Mar 30 Aoû 2022 - 19:42, édité 3 fois
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Message par Passant_Mbr Mar 30 Aoû 2022 - 9:36

Pour l'aspect rayonnement, lisez le document que j'ai mis en lien. Je suis impressionné que la cohérence se maintienne en allant aussi loin dans le détail physique, mais en réalité les considérations sur l'énergie selfique classique suffisent. Et je n'ai pas dit que l'énergie magnétique n'existe pas, simplement c'est une énergie potentielle qui ne peut donc produire aucune action tant qu'elle reste sous cette forme . De même que la gravitation doit convertir l'énergie potentielle en énergie cinétique pour produire une action.

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Message par Passant_Mbr Mar 30 Aoû 2022 - 12:59

Concernant l'analogie gravitationnelle:

On peut remarquer que, l'énergie magnétique variant, d'après votre formule, le champ varie. On sort donc du strict cadre de la magnétostatique, et c'est cela qui donne naissance à une onde électromagnétique.

Il est assez peu fréquent d'être placé dans un champ gravitationnel variable, et je ne suis pas familier avec cette situation. Néanmoins, on sait qu'une masse accélérée rayonne des ondes gravitationnelles. Par analogie avec l'électromagnétisme, supposons que la masse soit immobile et que ce soit le champ qui varie . Cela suggère qu'un rayonnement gravitationnel interviendra également. Mais je ne suis pas assez versé en relativité générale pour conclure.

Mais pour le cas quotidien d'une masse chutant dans un champ gravitationnel fixe, la question du rayonnement ne se pose pas.
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Message par Passant_Mbr Mar 30 Aoû 2022 - 19:21

En fait en disant simplement que le champ gravitationnel varie, puisque la gravité est limitée par la vitesse de la lumière, il y a forcément une forme de propagation, donc quelque chose qui ressemble à une onde. Mais si une masse rayonne en accélérant, on peut penser que réciproquement, elle accélerera en recevant une onde gravitationnelle. Du coup c'est un peu similaire aux porteurs de charges accélérés par l'onde électromagnétique incidente.

Mais on s'éloigne des moteurs électriques...


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Message par TomC Mar 30 Aoû 2022 - 19:54

Et si, on reste bien dans le domaine magnétostatique : comme dit plus haut, le couple correspond à une variation de l'énergie magnétique par rapport au déplacement, pas par rapport au temps... Vous avez peut-être remarqué qu'un moteur électrique est capable de produire un couple à l'arrêt ? Donc en résumé, il n'y a pas d'onde, pas d'énergie rayonnée, pas d'intermédiaire, et la notion "d'action" est une définition personnelle qui n'est connue que de vous. (De plus, votre lien ne fonctionne pas)
Pour conclure : introduire la notion de moment magnétique n'a strictement aucun intérêt pour expliquer le fonctionnement d'un moteur de VE.
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Message par Passant_Mbr Mar 30 Aoû 2022 - 21:42

Désolé pour le lien, je l'ai corrigé.

j'utilise "action" dans le sens du dictionnaire, j'aurais pu mettre "effets" si vous préférez. C'est un terme générique pour ne pas entrer dans des détails inutiles au stade de l'explication où il est utilisé.

Vous avez raison sur cet exemple précis du moteur bloqué :  on se trouve alors dans un contexte magnétostatique et il n'y a pas d'énergie rayonnée. Mais le truc c'est que...Il n'y en pas besoin !  

La puissance mécanique étant C x omega, et omega valant zéro si le rotor est a l'arrêt, la puissance fournie est nulle et l'énergie fournie également Donc, il n'y a pas besoin d'extraire de l'énergie magnétique de l'entrefer. On a simplement un équilibre statique de forces, les bobinages sont parcourus par un courant fixe qui donnent une énergie fixe dans l'entrefer, et un champ fixe qui agit sur les moments du rotor lui même fixe pour produire un couple statique, équilibré par un couple résistant extérieur pour bloquer le moteur, si on veut se placer dans ce cas.

En pratique l'alimentation devra fournir un peu de puissance pour compenser les pertes résistives, puissance qui ne participera pas au couple. Pour se placer dans un cas théorique propre, on peut imaginer un moteur à supraconducteurs.

P.S.: Ne vous focalisez pas sur cette histoire de rayonnement, je l'ai mentionné dans mes tâtonnements initiaux (dans lesquels il n'y a cependant rien à renier), mais ça se comprend aussi bien en terme de self reconvertissant l'énergie magnétique en énergie électrique, donc un point de vue électrotechnique classique.


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Message par Passant_Mbr Mer 31 Aoû 2022 - 12:21

Petites considérations philosophiques:

L'équation (co)énergie/couple ne dit rien sur le chemin entre les deux, mais elle n'en précise pas non plus le sens (le signe "=" n'est pas orienté).
On peut très bien la lire comme "L'existence d'un couple en rotation provoque la variation de l'énergie magnétique".

La dynamique nous apprend que la cause première du mouvement d'un solide, ou de son changement, est constitué par les forces, ou le couple de forces pour la rotation, qui s'appliquent sur ce solide.

Il parait donc normal de dire : "il préexiste un couple pour des raisons tout à fait concrètes (interaction champ/moment), ce couple met le rotor en rotation, et cette situation amène, à titre anecdoctique, la variation de quantités telles que l'énergie magnétique ou la coénergie", plutôt que de considérer que ces variations sont la source et la cause du couple.

Reprenons l'analogie gravitationnelle:
La masse se met en mouvement car il existe une force de gravitation entre elle et la terre.
Il parait très artificiel de dire "la variation d'énergie potentielle provoque l'apparition d'une force qui met la masse en mouvement", même si c'est mathématiquement possible en considérant que la force dérive d'un gradient de potentiel.

Il faut mettre du "sens" physique dans tout cela.
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Message par Passant_Mbr Mer 31 Aoû 2022 - 15:59

je mets un peu d'eau dans mon vin : le couple (champ, moment) implique au moins un bobinage qui devra être chargé en énergie magnétique pour produire son effet.
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Message par Passant_Mbr Jeu 1 Sep 2022 - 13:51

À propos du rotor tétrapolaire... - Page 2 Combin10

Pour essayer de raisonner sur un cas concret, prenons un moteur bipolaire continu, pour avoir des phénomènes qui ne dépendent que de l'angle.

Si je m'intéresse à un des bobinages en approche d'un pôle stator par lequel on veut qu'il soit attiré, sous l'effet du collecteur, on va y faire circuler du courant, qui va faire  apparaitre un moment magnétique sur ce bobinage, amplifié par le matériau ferromagnétique.

Quelle énergie magnétique avons nous dans le système? Il y a le 1/2 L I^2 du fait du courant dans le bobinage. D'autre part il  y a l'énergie potentielle magnétique, liée au fait que le bobinage n'étant pas encore centré sous le pôle stator, il n'embrasse pas le flux maximal. Dans mon cours, cette énergie potentielle est démontrée en considérant le travail d'une boucle de courant élementaire (autrement dit un moment magnétique) se déplaçant entre deux régions où règnent des flux différents.  Donc ici il s'agit du moment du bobinage se déplaçant entre un flux minimal quand il est décalé et un flux maximal quand il est sous le pôle.

En fonctionnement stable, l'alimentation injecte continuellement du courant pour lutter contre la fcem induite par le stator dans le bobinage en déplacement, donc en moyenne le 1/2 L^I2 reste constant et ne travaille pas, il sera récupéré lors d'une prochaine commutation au collecteur.

Reste l'énergie due à la position du bobinage par rapport au pôle stator. Le moment étant placé dans le champ du stator, un couple est crée. C'est ce couple qui va ramener le bobinage sous le pôle. Ce faisant, il va provoquer la baisse de l'énergie potentielle magnétique due à la différence de flux jusqu'à l'amener à zéro quand on arrive sous le pôle.

Si le bobinage avait été immobile au départ l'énergie potentielle magnétique aurait été convertie de façon très visible en énergie cinétique de rotation du bobinage et du rotor auquel il est lié. En régime stable la vitesse ne varie pas car cette énergie est repassée à la charge entrainée au fur et à mesure qu'elle est créée, via son couple résistant.

Donc ici ce n'est pas l'énergie potentielle magnétique qui crée directement le couple sans l'intervention de moments magnétiques, c'est d'une part l'apparition du moment magnétique qui crée l'énergie potentielle magnétique, et ensuite le couple qui provoque sa diminution en ramenant le bobinage vers le pôle stator.


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Message par Passant_Mbr Ven 2 Sep 2022 - 0:09

Remarques sur l'exemple précédent:

1) Petit calcul:
Si l'angle a vaut 0 sous le pôle stator et est négatif avant que l'on y arrive,
Couple C = M^B = M x B x sin(M,B) = M x B x sin(-a) = - M x B x sin(a) (produit vectoriel)
Energie magnétique Wm = - M.B = - M x B x cos(a) (produit scalaire)
Or cos'(a) = - sin(a) (dérivée)
Il vient : dWm/da = M x B x sin(a) = - C (dérivée).
Ce résultat est exactement celui donné par le document sur la (co)énergie que j'ai mis en lien, pour le cas à flux constants.
L'approche champ/moment est donc parfaitement compatible.

2) Si le stator induit dans le rotor une force contre-électromotrice (fcem) E, et si l'alimentation fournit un courant I, la puissance utile qu'elle transmet au moteur est E x I. Or, j'ai dit que l'interaction entre E et I se fait dans une zone qui ne travaille pas...Mais si on imagine que l'alimentation ne fournit plus de courant (remplacée par un court-circuit) après le chargement initial du bobinage, le courant dans ce dernier va décroitre progressivement du fait de la fcem E qui s'y oppose. Cela va faire disparaitre le moment, le couple et l'énergie magnétique que produit l'action du champ sur lui. L'alimentation joue donc bien un rôle actif pour maintenir des conditions de fonctionnement stable.

3) J'ai dit que l'énergie magnétique était liée à des selfs, mais cela ne semble pas le cas a priori de l'énergie Wm. Pourtant si on imagine que le bobinage n'avait pas de courant initial, il n'avait pas de moment et donc pas d'interaction avec le champ, l'énergie magnétique était nulle. En créant le moment on a du même coup créé l'énergie Wm. Comme la seule énergie injectée dans le sytème à ce moment l'est sous forme de courant dans le bobinage, celui-ci est également à l'origine de Wm.

4) Le flux de fuite du bobinage par définition est hors du métal et ne peut se situer que dans l'entrefer, l'énergie magnétique du bobinage s'y trouve donc bien, ce qui n'empêche pas son comportement selfique de se manifester là où il est. Le cas de Wm est moins clair mais la remarque 3) suggère qu'elle pourrait y être aussi, on est donc compatible avec cette contrainte. Si ça ne suffit pas, botte secrète dans le message suivant...


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Message par Passant_Mbr Ven 2 Sep 2022 - 0:11

Compte tenu des éléments suivants:
- la perméance, et donc la réluctance, d'un aimant permanent est celle de l'air
- électro-aimants et aimants se comportent de la même façon

On déduit que la réluctance du rotor est celle de l'air jusqu'à la profondeur où les moments sont encore suffisamment tenus pour jouer le rôle que l'on attend d'eux, c'est à dire toute la profondeur utile. On a donc finalement un "entrefer virtuel", agrandi qui a la largeur suffisante pour englober les moments dont on a besoin. Fin du confinement.


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Message par Passant_Mbr Ven 2 Sep 2022 - 0:12

Résumé sur l'équation énergie / couple:
=======================================

Cette équation affirme uniquement que les évolutions de deux grandeurs du système sont liées.
Elle ne dit pas par quel chemin cette liaison est réalisée, et n'affirme pas non plus qu'il n'y en pas (conversion directe dans l'entrefer).
Elle ne précise pas d'avantage le sens des causes et des effets (le couple cause la variation d'énergie, ou l'inverse).

L'exemple décrit démontre que l'analyse champ/moment est parfaitement compatible avec l'équation, qui ne fait que regarder la même chose par l'autre bout de la lorgnette, sous l'angle de l'énergie.

Les seules affirmations qui apportent la contradiction par rapport à cet ensemble très cohérent sont:
- le confinement de l'énergie magnétique dans l'entrefer implique que la production du couple ne peut se faire que là
- cette conversion se fait directement sans support matériel

Et cela s'explique simplement par le fait que ces affirmations sont erronées, du fait des éléments suivants:

- l'énergie magnétique dans l'interface n'est que potentielle, elle doit changer de forme pour agir et échappe de ce fait au confinement
- la zone ayant les propriété d'un entrefer est beaucoup plus étendue qu'il y parait, et inclut tout ce qu'il faut pour travailler
- on a au départ l'énergie magnétique dans l'entrefer, et au final un couple s'exerçant sur la matière du rotor, et y créant de l'énergie cinétique, entre les deux il y a forcément eu une interaction avec la matière, le contraire n'a pas de sens physique, ni logique.
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Message par Passant_Mbr Sam 3 Sep 2022 - 13:59

La dernière utilisation que j'ai faite de l'analogie gravitationnelle me fait réaliser que l'équation énergie/couple n'est rien d'autre qu'une relation classique de la théorie des champs, appliquée au cas de la rotation. Elle n'a rien de spécifique à la théorie des moteurs et ne nous apprend rien d'original sur ce qui s'y passe. Mais bien entendu, comme toute équation que l'on peut établir comme vraie dans l'analyse  d'un système physique donné, elle peut être très utile pour le calcul.

Quand un champ produit une force à circulation conservative, on peut construire une énergie potentielle V, calculée comme la circulation de la force entre deux points. Si cest l'énergie potentielle qui est donnée, on peut retrouver la force à partir d'elle par la formule:

F = - grad(V)   (F vecteur, V potentiel scalaire).

L'opérateur gradient construit simplement un vecteur de coordonnées (dV/dx, dV/dy, dV/dz).

Le champ de gravitation exerce une force sur les masses qui s'y trouvent et on construit l'énergie potentielle de gravitation sur cette base.

Le champ magnétique exerce des forces sur les moments magnétiques qui y sont plongés, et dans un système en rotation cela se manifeste sous la forme d'un couple C.
A partir de ces forces on peut construire une énergie potentielle  magnétique Wm.

En rotation toujours, la coordonnées pertinente est l'angle a, donc la formule devient:

C =  - dWm/ da.

"Nihil novi sub sole", comme on dit...

PS: il est à noter que que le champ magnétique lui-même n'est pas à circulation conservative, il faut croire que la force qu'il produit sur un moment l'est. mais il faudra que je vérifie ce point dans mes cours.
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Message par Passant_Mbr Dim 4 Sep 2022 - 10:10

J'ai parlé de circulation entre deux points, mais le travail des forces magnétiques dépend de la variation du flux embrassé entre deux positions de la boucle élémentaire de courant. La variation de position peut n'être qu'une simple rotation, et donnera lieu à un travail si cela fait varier le flux traversant la boucle.

Dans le cas du rotor bipolaire que j'ai décrit plus haut, il peut y avoir confusion car si je considère une boucle de courant dans un plan parallèle à la face extérieure du pôle rotor,  et située à proximité s'une extrêmité, le mouvement du rotor a deux effets : il déplace la boucle à l'intérieur du moteur, et il modifie son orientation par rapport au flux.

Cependant le stator est censé produire un flux aussi uniforme que possible, il n'y a donc pas de gradient de flux, et le déplacement en translation ne travaille pas. La seule source de travail et de variation d'énergie magnétique est le changement d'orientation que subit la boucle en fonction de l'angle du rotor.

J'utilise la notion de boucle de courant comme source de moment pour mieux visualiser les choses. En réalité il s'agit toujours des moments élementaires déjà évoqués précédemment : électrons ,atomes, domaines de Weiss.
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Message par Passant_Mbr Dim 4 Sep 2022 - 10:57

Pour l'aspect force magnétique conservative:

mon cours indiquent que la force peut être exprimée comme F = I grad(Phi) = grad(I.Phi) = grad(-Wm) = - grad(Wm), Phi étant le flux, Wm l'énergie potentielle magnétique.

C'est donc bien à la base la forme d'une force dérivant d'un potentiel. Si on se rappelle que le rotationnel d'un gradient est nul, il l'est ici, ce qui confirme que l'on est bien dans un cas à circulation conservative.

Pour le champ électrique on a F= q E, la force électrique a donc essentiellement les même propriétés que le champ, qui est bien, lui, à circulation conservative.
Mais pour le champ magnétique, on a F = M ^ B ou Idl ^ B, ce qui crée une différence de comportement  et permet à la force d'avoir une circulation conservative alors que ce n'est pas le cas pour le champ.


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Message par Passant_Mbr Dim 4 Sep 2022 - 13:11

Pour résumer de façon intuitive:

Si j'ai une masse posée au sol et que je l'élève contre la force de gravité, je fournis un travail qui est stocké comme un gain d'énergie potentielle. Si je lâche la masse, la force de gravité la ramène au sol et ramène le gain d'énergie potentielle à zéro.

Si mon rotor est initialement aligné avec les pôles du stator et que je l'écarte de cette position, je fournis un travail contre le couple qui lui tend à le ramener en position alignée, travail stocké sous forme d'un gain d'énergie potentielle magnétique. Si je relâche le rotor, le couple va le ramener sous les pôles stator, et ramener ainsi le gain d'énergie magnétique à zéro.

Ce sont les forces et les couples qui provoquent l'évolution du système, et ont pour conséquence des variations d'énergie potentielle.


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