Un courant de Foucault dynamomètre est un appareil spécial avec moins de pertes, un rendement élevé et plus polyvalent que le dynamomètre mécanique conventionnel. Dans le dynamomètre à courants de Foucault, les pertes sont moindres en raison de l'absence de tout contact physique entre les enroulements et l'excitation. En raison de sa petite taille et de son aptitude au peignage, il a de nombreuses applications, et même dans certains cas, comme le test des performances d'un moteur à combustion interne, il est utilisé comme charge. Cet article présente un aperçu d'un dynamomètre à courants de Foucault.
Qu'est-ce que le dynamomètre à courants de Foucault?
Un dynamomètre à courants de Foucault est un dispositif de conversion d'énergie électromécanique, qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Il utilise fondamentalement la loi de Faraday sur induction électromagnétique comme principe de fonctionnement. Un schéma du dynamomètre est présenté ci-dessous.
Construction
Les aspects de construction du dynamomètre à courants de Foucault sont illustrés dans la figure ci-dessus. Il se compose du châssis extérieur en tant que stator, également appelé élément stationnaire de la machine. Le stator se compose d'enroulements placés dans les fentes du stator. Lorsque les enroulements du stator sont excités, un champ magnétique du stator est produit dans les bobines du stator. Dans le cas de machines de haute puissance, 3 enroulements de phase sont placés dans les fentes du stator.
Les enroulements du stator sont en cuivre. Le cadre extérieur, c'est-à-dire le stator, est fait d'un matériau magnétique comme la fonte ou l'acier au silicium dans le cas d'applications délicates. L'élément rotatif est appelé un rotor, qui est maintenu sous les bobines du stator. Le rotor est placé sur un arbre pour pouvoir tourner. Les enroulements du rotor sont placés sur les fentes du rotor. Dans le cas des machines lourdes, les enroulements de rotor triphasés sont utilisés pour être maintenus sur les fentes du rotor.
Le rotor doit être connecté au moteur principal, de sorte que lorsque le moteur principal tourne, il fournit l'entrée mécanique à l'appareil. Une alimentation en courant continu est utilisée pour exciter les enroulements du stator. Dans le cas de grosses machines, redresseur des unités sont utilisées pour réaliser cette alimentation CC. Pour les grosses machines, l'huile est utilisée pour le refroidissement et l'isolation des enroulements du stator. Ceci est important pour dissiper la chaleur générée.
Une fois le compteur de courant comme indiqué dans le diagramme, il est utilisé pour mesurer le courant produit et le couple induit. Un pointeur est relié par un bras au stator, qui peut mesurer le couple généré dans le rotor. Et avec la connaissance de la vitesse, en utilisant cette valeur de couple, nous pouvons calculer la puissance générée dans la machine.
Dynamomètre fonctionnant
Un dynamomètre à courants de Foucault fonctionne sur le principe de la loi de Faraday de l’induction électromagnétique. Conformément à la loi, chaque fois qu'il y a un déplacement relatif entre un ensemble de conducteurs et un champ magnétique, une force électromotrice est induite sur l'ensemble du conducteur. Cette emf est appelée emf induite dynamiquement. Dans le cas du dynamomètre, lorsque les pôles du stator sont excités avec une alimentation en courant continu qui est connectée au stator.
Travail
Lorsque l'alimentation CC est connectée, les bobines du stator sont excitées et un champ magnétique est produit dans les bobines du stator. Dans le cas d'une machine triphasée, on obtient un champ magnétique tournant triphasé, dans les bobines du stator lorsque les bobines sont excitées avec l'alimentation triphasée. Lorsque le moteur principal tourne, le rotor, les bobines du rotor tournent et interagissent avec le champ magnétique du stator.
Il faut noter qu'en cela le champ magnétique du stator est de nature statique. Puisque l'excitation est DC, nous obtenons un champ magnétique statique. Lorsque les bobines du rotor coupent le champ magnétique du stator, une force électromotrice est induite car dans ce cas le champ magnétique est statique et les conducteurs tournent. Il y a donc un déplacement relatif entre le champ magnétique et les conducteurs.
Caractéristiques du dynamomètre à courants de Foucault
Il faut noter que le dynamomètre à courants de Foucault est différent du dynamomètre conventionnel dynamomètre mécanique. Dans ce cas, lorsque le rotor du dynamomètre coupe le champ magnétique du stator, une force électromotrice est induite sur les conducteurs du rotor. Cela provoque des courants de Foucault dans les conducteurs du rotor. La direction des courants de Foucault est opposée à la variation du flux magnétique et est générée dans le rotor.
Le rotor s'oppose à la force exercée en raison du flux magnétique, mais en raison de l'entrée du moteur principal, il continue de tourner. Et comme il n'y a pas de contact physique entre le champ magnétique et les conducteurs, les pertes produites sont très moindres par rapport à un générateur classique.
Contrairement à un dynamomètre mécanique conventionnel, dans un dynamomètre à courants de Foucault, un bras est connecté au corps du stator. À l'extrémité du bras, un pointeur est connecté, qui peut mesurer le couple produit dans l'enroulement du rotor. En connaissant la vitesse du rotor, la quantité de puissance peut être connue, car la puissance est égale au produit du couple et de la vitesse.
Avantages du dynamomètre
Les avantages du dynamomètre à courants de Foucault sont
- Il est plus efficace par rapport au dynamomètre mécanique conventionnel en raison de faibles pertes par frottement.
- Sa structure est simple
- Il peut être utilisé plus facilement par rapport aux dynamomètres conventionnels
- Il a une réponse dynamique rapide en raison de sa faible inertie de rotation.
- En raison de l'absence d'énormes enroulements, le nombre de pertes de cuivre est moindre.
- Il peut être facilement connecté à une unité de contrôle externe pour surveiller le flux des courants et même le contrôler.
- Le couple de freinage est très élevé
- Il est très précis et stable
Applications
Les principales applications sont
- Test de performance du moteur à combustion interne
- Utilisé dans le petit moteur de puissance
- Pièces de transmission automobile
- Turbines à gaz
- Turbines à eau
Par conséquent, nous avons vu les principes de fonctionnement des dynamomètres qui sont compacts et polyvalents par nature. Il faut réfléchir, comment on peut apporter les caractéristiques de fonctionnement d'un courant de Foucault dynamomètre au niveau des dynamomètres mécaniques conventionnels?
