1. Relation de correspondance entre la vitesse de fonctionnement et le champ magnétique

• Moteurs synchronesLa vitesse du rotor est toujours parfaitement cohérente avec celle du champ magnétique rotatif du stator, ce qui est appelé « fonctionnement synchrone ». Leurs rotors sont soit dotés d'aimants permanents intégrés, soit génèrent un champ magnétique fixe en faisant circuler un courant continu dans l'enroulement d'excitation. Une fois le champ magnétique rotatif du stator formé, il entraîne le rotor en rotation synchrone, comme un aimant attirant le fer, sans variation de vitesse.
• Moteurs asynchronesLa vitesse du rotor est toujours inférieure à celle du champ magnétique tournant du stator, ce qui entraîne une différence de vitesse (d'où le nom « asynchrone »). Leurs rotors ne possèdent pas de champ magnétique indépendant ; ils utilisent le champ magnétique du stator pour couper les conducteurs du rotor et générer un courant induit, lequel forme à son tour un champ magnétique rotorique. Ce n'est que lorsque la vitesse du rotor est inférieure au champ magnétique du stator que la coupure continue des conducteurs par le champ magnétique est assurée, maintenant ainsi le courant induit et la rotation du rotor. La différence de vitesse est donc une condition nécessaire au fonctionnement des moteurs asynchrones.

2. Performances de démarrage et caractéristiques de couple

• Moteurs synchronesIls présentent un problème de démarrage difficile. Le champ magnétique du rotor étant fixe, la vitesse du champ magnétique tournant du stator est extrêmement élevée au démarrage, et le rotor ne peut pas suivre immédiatement en raison de l'inertie, ce qui entraîne facilement une perte de synchronisation (le rotor ne peut pas être entraîné en rotation par le champ magnétique). Par conséquent, leur démarrage par mise sous tension directe est impossible. Généralement, des dispositifs auxiliaires (tels qu'un petit enroulement de démarrage asynchrone) sont nécessaires pour faire d'abord tourner le rotor à une vitesse proche de la vitesse de synchronisation, puis appliquer un courant d'excitation pour compléter la synchronisation d'enclenchement. De plus, leur faible couple de démarrage rend difficile l'entraînement de charges lourdes.
• Moteurs asynchronesIls sont faciles à démarrer et offrent une plus grande flexibilité de couple. Aucun dispositif auxiliaire n'est requis ; leur démarrage se fait directement par mise sous tension. Au démarrage, la vitesse du rotor augmente progressivement et la différence de vitesse diminue progressivement. Selon la structure du rotor, les moteurs asynchrones se divisent en moteurs à cage d'écureuil et moteurs à rotor bobiné. Les moteurs à cage d'écureuil offrent un couple de démarrage modéré et conviennent aux applications à faible charge (comme les ventilateurs). Les moteurs à rotor bobiné permettent d'augmenter le couple de démarrage en connectant des résistances en série dans le circuit rotorique, ce qui permet de répondre aux exigences de démarrage des charges lourdes (comme les grues).

3. Efficacité et capacité de réglage du facteur de puissance

• Moteurs synchronesIls offrent un rendement supérieur et permettent d'ajuster le facteur de puissance. La vitesse étant toujours synchrone, il n'y a pas de pertes par glissement (l'une des principales pertes des moteurs asynchrones) dues à la différence de vitesse. Le gaspillage d'énergie est moindre en fonctionnement à long terme, et l'avantage en termes de rendement est plus évident pour les équipements de grande capacité (tels que les grands générateurs et les compresseurs industriels). De plus, le facteur de puissance des moteurs synchrones peut être contrôlé en ajustant le courant d'excitation. Lorsque le courant d'excitation est suffisant, le moteur peut fournir de la puissance réactive au réseau électrique, améliorant ainsi le facteur de puissance de ce dernier (ce qui n'est pas le cas des moteurs asynchrones). C'est pourquoi ils sont souvent utilisés comme condensateurs synchrones pour stabiliser la tension du réseau.
• Moteurs asynchronesLeur rendement est relativement faible et leur facteur de puissance est fixe. En raison des pertes par glissement, notamment en fonctionnement à faible charge, leur rendement diminue significativement (par exemple, il est proche de zéro à vide). De plus, leur facteur de puissance est toujours en retard (ils doivent absorber la puissance réactive du réseau pour établir un champ magnétique) et ne peut être ajusté activement. Une utilisation à grande échelle peut entraîner une diminution du facteur de puissance du réseau et une augmentation des pertes.

4. Différences dans les scénarios d'application

• Moteurs synchrones:Ils sont plus adaptés aux scénarios avec des exigences élevées en matière de précision de vitesse, d'efficacité et de stabilité du réseau électrique :
  1. Domaine de production d'énergie : tous les grands générateurs (tels que les générateurs thermiques et hydroélectriques) sont des moteurs synchrones, car ils peuvent assurer une vitesse stable et produire de l'énergie électrique avec une fréquence constante (la fréquence du réseau électrique chinois est fixée à 50 Hz, ce qui doit être réalisé en s'appuyant sur des moteurs synchrones).
  2. Équipements industriels à charge lourde : les gros compresseurs industriels, les pompes à eau, les broyeurs à boulets, etc., utilisent leur rendement élevé et leur vitesse stable pour réduire les coûts d'exploitation à long terme.
  3. Régulation du réseau électrique : Utilisé comme condensateur synchrone pour améliorer le facteur de puissance du réseau électrique et atténuer le problème de puissance réactive insuffisante dans le réseau électrique.
• Moteurs asynchrones:En raison de leur structure simple, de leur faible coût et de leur entretien pratique, ils sont devenus le choix dominant dans les scénarios civils et industriels de petite et moyenne taille :
  1. Équipements civils : Les appareils électroménagers (tels que les climatiseurs, les machines à laver, les ventilateurs électriques) et les petites pompes à eau utilisent tous des moteurs asynchrones à cage d'écureuil pour répondre aux besoins quotidiens de faible charge.
  2. Équipements industriels de petite et moyenne taille : broches de machines-outils, bandes transporteuses, soufflantes, etc., ne nécessitent pas une précision et une efficacité extrêmement élevées, de sorte que l'avantage de rentabilité des moteurs asynchrones est plus important.
  3. Scénarios de démarrage à forte charge : les moteurs asynchrones à rotor bobiné sont utilisés dans des équipements tels que les grues et les palans, où le couple de démarrage est ajusté en modifiant la résistance du rotor.