Moteur électrique
Lorsque nous devions chercher des générateurs à notre portée pour notre TPE, il est vrai que nous avions tout de suite pensé à une dynamo de vélo d'une part parce que c'était pour nous le seul générateur à portée de mains que nous connaissions puis nos professeurs encadrants nous ont conseillé de nous intérésser sur ce cas .
Mais lors de notre TPE, il était nécessaire de trouver d'autres générateurs pour les comparer entre eux , pour déterminer une conclusion. Dès lors, nous avions appris avec stupéfaction qu'il était possible de produire de l'électricité grâce à des moteurs électriques alimentés en courant continu.
Dans ce cas, on nomme le générateur : Dynamo car il produit du courant continu contrairement à un alternateur ( ex: dynamo de vélo )
Mais pourquoi un moteur électrique peut-il devenir générateur ?
Pour répondre à cette question, il faut, tout t'abord, comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique.
Le fonctionnement d'un moteur électrique
Un moteur électrique a pour fonction de faire tourner un arbre grâce à la loi dit de Laplace.
En effet, la loi stipule que : " Lorsque qu'un conducteur est parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique, il est soumis à la force de Laplace."
Comme pour un alternateur, un moteur électrique est composé de deux parties :
→ Stator : composé de deux aimants permanant ou inducteur qui va donc exercer un champ magnétique longitudinal ( du Nord vers le Sud)
→ Rotor : composé d'ensemble de bobines soumis à un courant continu
Ainsi dès qu'un courant traverse les bobines, la force de Laplace est exercée.
Pour déterminer la direction de la force , on utilise la règle de la main droite.
→ Le pouce représente le sens du courant I
→ L'index , le sens du champ magnétique B
→ Le majeur, le sens de la force exercé F
Si nous connaissons le sens du courant et le sens du champ magnétique longitudinal alors nous connaissons le sens de la force
Concrétement
Vous avez donc ci-dessus une animation faite par le site physics-chemistry-interactive-flash-animation.com qui illustre parfaitement le fonctionnement d'un moteur électrique par la force Laplace de façon simplifiée.
Pour utiliser l'animation : cochez les cases : "radial magnetic field" → pour observer le champ magnétic longétudinal ( B)
" direction of the current " pour afficher le courant électrique traversant la bobine (I)
" Laplace force" pour afficher la force qui s'exerce sur la bobine par la loi de Laplace (F)
- Connectez les fils au bord du moteur électrique
- Allumez l'interrupteur
- Variez la tension électrique, passant dans la bobine, sur le générateur avec la molette
Vous pouvez alors apercevoir la force de Laplace s'exercer et met en rotation l'arbre du moteur.
Moteur qui devient générateur
Nous avons donc démontrer qu'un moteur électrique utilise la loi de Laplace pour tranformer une énergie électrique en énergie mécanique.
Donc si une source d'énergie mécanique essaie d'augmenter la vitesse de machine , le flux magnétique (Ω ) augmente donc ( V) augmente dans le bobinage d'après le principe de l'induction électromagnétique. Le moteur électrique est donc reversible, il peut être générateur ou moteur en fonction de son utilisation
( V) augmente dans le bobinage d'après le principe de l'induction électromagnétique. Le moteur électrique est donc reversible, il peut être générateur ou moteur en fonction de son utilisationOù en trouver
Où pouvons-nous donc trouver des moteurs électriques , de petite taille de préférence pour notre mini-centrale hydraulique ?
Dans notre travail de recherche, nous avons trouvé un mini-moteur électrique dans une voiture électrique que nous avons construit durant nos années collège qui servait à faire tourner les roues de la voiture. Nous l'avons donc garder pour la comparer avec les autres générateurs.
Puis, nous avions trouver d'autres mini-moteurs électrique présents dans des manettes de jeu. Ces moteurs avaient pour fonction de faire vibrer la manette à l'aide de poids présent sur l'arbre du moteur.
Nous avions donc en tout 5 moteurs électriques ( 2 issus d'une manette de Playstation 3 , 2 issus d'une manette de Playstation 2 et un issu d'une petite voiture électrique → photos ci-joints)
De votre côté, vous pouvez, vous aussi, trouver des moteurs électriques chez vous dans des appareils d'électroménager (mixeur, centrifugeuse...), dans des jouets... Mais une contrainte doit être imposée : le moteur que vous trouverez doit être de petite taille pour la mise en forme de la mini-centrale hydraulique.
Son efficacité
Vous avez donc votre moteur électrique. Vous connaissez maintenant son fonctionnement. Il faut maintenant quelle tension peut-il produire . Pour cela, nous vous renvoyons au troisième point de cette catégorie pour savoir quel générateur choisir pour notre TPE et votre projet :