Fonctionnement du freinage régénératif des différents types de moteurs électriques
Plan de l'article :
Comment fonctionne précisément la régénération d'un moteur électrique, à savoir quand le moteur se transforme en générateur lors de la décélération ou du freinage. Voici pour les moteurs synchrones à rotor bobiné (cage d'écureuil) et synchrone à aimant permanent.
Régénération avec un moteur à aimant permanent
Sur les moteurs à aimants permanents le principe est plus facile à comprendre.
En mode "moteur" le courant qui circule dans le stator provoque l'apparition d'un champ magnétique (= force d'aimantation) qui va faire bouger le rotor qui est constitué d'aimants permanents (comme vous le savez, les aimants sont sensibles à la force magnétique, puisque eux-mêmes en produisent une avec les pôles + et -).
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A l'inverse, si je fais tourner un aimant (ici le rotor) proche d'un fil (ici de cuivre, en circuit fermé), cela va produire du courant dans ce fameux fil (dans chacune des trois phases du moteur pris en exemple au dessus, à chaque fois que l'aimant passe devant). En effet, la force magnétique de l'aimant va faire bouger les électrons en surface des atomes de cuivre (ou autre métal conducteur, le cuivre étant le meilleur pour ça), et un mouvement d'électrons constitue de l'électricité qui circule ...
L'électronique de puissance va alors collecter cette énergie et la diriger vers la batterie, en la convertissant d'abord en courant continu (car les moteurs sont généralement à courant alternatif dotés de trois pôles = triphasé). Car il faut savoir qu'on va récupérer ici plein d'impulsions électriques et non pas une énergie continue et "lisse". L'aimant va "stimuler" les trois pôles en bougeant devant ces derniers.
Pour approfondir encore plus la régénération avec un moteur à aimants permanents, ainsi que la modulation de la force de régénération, voyez cet article.
Régénération sur moteur asynchrone à cage d'écureuil
Le freinage régénératif dans les moteurs à induction à courant alternatif (AC) est un processus qui consiste à faire l'inverse du fonctionnement normal du moteur. Habituellement, l'onde de flux du stator se déplace plus vite que le rotor (glissement typique des moteurs à induction, qui doivent induire un champ magnétique dans le stator, car il n'y en a pas puisque dénué d'aimants), causant donc au passage une perte d'énergie électrique.
Lors du freinage régénératif, la fréquence d'alimentation du stator est réduite (vitesse inférieure à la rotation des roues, et donc du rotor) pour que l'onde de flux se déplace plus lentement que le rotor (l'inverse du moteur moteur, qui a un glissement de ce genre : vitesse de l'électricité dans le stator supérieure à la vitesse de rotation du rotor). Ce glissement négatif cause une inversion des forces sur le rotor et le stator, ce qui fait tourner le moteur en mode génération. Le moteur alimente alors la batterie pour la recharger, laquelle provient de la force électromotrice (EMF) qui pousse les électrons autour du circuit du rotor.
Il est donc nécessaire d'alimenter le stator pour générer ce champ magnétique sur les bobines du rotor, et donc pour régénérer avec un moteur asynchrone il faut avoir de l'énergie !
En forçant le trait, j'ai réussi à obtenir une consommation négative (il suffit de réinitialiser la consommation en haut d'une côte)
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