En termes physiques, un moteur électrique est quelque chose qui convertit l'énergie pour déplacer une sorte de pièce de machine, qu'il s'agisse d'une voiture ou d'une imprimante.Si le moteur arrêtait de tourner au même moment, le monde serait inimaginable.
Les moteurs électriques sont omniprésents dans la société moderne et les ingénieurs ont produit de nombreux types de moteurs différents au fil des siècles.
De nombreux moteurs sont des actionneurs, ce qui signifie qu’en appliquant un couple, ils créent un mouvement.Pendant longtemps, la force motrice hydraulique des entraînements hydrauliques a été la norme de l’époque.Cependant, ce type de moteur augmente au 21e siècle avec les progrès des entraînements électriques, couplés au fait que l'énergie électrique est devenue abondante et facile à contrôler.Des deux, l’un est-il meilleur que l’autre ?Ou cela dépend de la situation.
Aperçu des systèmes hydrauliques
Si vous avez déjà utilisé un cric ou conduit un véhicule équipé de freins ou de direction assistée, vous pourriez être surpris de pouvoir déplacer un si grand nombre d'objets sans dépenser beaucoup de force.(D’un autre côté, vous avez peut-être été trop absorbé par la tâche de changer un pneu sur le bord de la route pour réfléchir à ces pensées.)
Ces tâches et d’autres similaires sont rendues possibles grâce à l’utilisation de systèmes hydrauliques.Un système hydraulique ne crée pas d’énergie, mais la convertit à partir d’une source externe sous la forme requise.
L'étude de l'hydraulique englobe deux domaines principaux.L’hydraulique consiste à utiliser des fluides pour effectuer des travaux à des débits élevés et à de faibles pressions.Les moulins « à l’ancienne » utilisent l’énergie contenue dans le flux d’eau pour moudre le grain.En revanche, l’hydrostatique utilise la haute pression et la faible fluidité de l’eau pour effectuer son travail.Dans le langage de la physique, quelle est la base de ce compromis ?
Puissance, travail et espace
La base physique de l’utilisation des moteurs hydrauliques est le concept de multiplication de force.La valeur nette dans un système est le produit de la force nette appliquée et de la distance parcourue sans chiffre Wnet = (Fnet)(d).Cela signifie que pour la charge de travail assignée à une tâche physique, la force nécessaire à utiliser peut être réduite en augmentant la distance dans l'application de la force, comme le fait de tourner une vis.
Ce principe s'étend linéairement aux scènes bidimensionnelles à partir de la relation p=F/A, où p=pression en N/m2, F=force en Newtons et A=surface en m2.Dans un système hydraulique où la pression p est maintenue constante, il existe deux pistons-cylindres avec des sections transversales A1 et A2 qui conduisent à cette relation.F1/A1 = F2/A2, ou F1 = (A1/A2)F2.
Cela signifie que lorsque le piston de sortie A2 est plus grand que le piston d'entrée A1, la force d'entrée sera proportionnellement inférieure à la force de sortie.
Les moteurs électriques profitent du fait qu’un champ magnétique exerce une pression sur une charge ou un courant en mouvement.Une bobine de fil en rotation est placée entre les pôles d'un électro-aimant de sorte que le champ magnétique crée un couple qui fait tourner la bobine autour de son axe.Cet arbre peut être utilisé pour beaucoup de choses et, en bref, le moteur convertit l’énergie électrique en énergie mécanique.
Hydraulique vs moteurs électriques : avantages et inconvénients
Pourquoi utiliser un moteur hydraulique, un moteur à combustion interne ou un moteur électrique ?Les avantages et les inconvénients de chaque type de moteur sont si nombreux qu’ils méritent d’être pris en compte dans chaque scénario.
Avantages des moteurs hydrauliques
Le principal avantage des moteurs hydrauliques est qu’ils peuvent être utilisés pour générer des forces extrêmement élevées.
Les moteurs hydrauliques utilisent un fluide incompressible, ce qui permet un contrôle plus précis du moteur et donc une plus grande précision de mouvement.Parmi les équipements mobiles lourds, ils sont très utiles.
Inconvénients des moteurs hydrauliques
Les moteurs hydrauliques sont également une option coûteuse, toute l’huile est utilisée, ce qui le fait très mal, les différents filtres, pompes et huiles doivent être vérifiés, changés, nettoyés et remplacés.Les déversements peuvent créer des risques pour la sécurité et l’environnement.
Avantages du moteur
L'ouverture du moteur hydraulique n'est pas très rapide, le moteur est très rapide (jusqu'à 10m/s).Ils ont des vitesses et des positions d'arrêt programmables, contrairement aux moteurs hydrauliques, qui peuvent fournir le positionnement précis requis.Les capteurs électroniques sont capables de fournir des informations précises sur le mouvement et la force appliquée.
Inconvénients des moteurs
Ces moteurs sont complexes et difficiles à installer par rapport aux autres moteurs, et sont extrêmement sujets aux pannes par rapport aux autres moteurs.Pour la plupart d'entre eux, l'inconvénient est que vous avez besoin de plus de force, vous avez besoin d'un moteur plus gros et plus lourd, contrairement aux moteurs hydrauliques.
Introduction aux entraînements pneumatiques
Les actionneurs pneumatiques, électroniques ou hydrauliques peuvent poser problème dans certains scénarios.La différence entre les actionneurs pneumatiques et hydrauliques réside dans le fait que les moteurs hydrauliques utilisent le débit d’eau tandis que les actionneurs pneumatiques utilisent du gaz, généralement du gaz ordinaire.
Les entraînements pneumatiques sont avantageux là où l’air est abondant, c’est pourquoi un compresseur à gaz est indispensable en premier.En revanche, ces moteurs sont très peu efficaces car les pertes thermiques sont très importantes par rapport aux autres types de moteurs.
Heure de publication : 13 février 2023