Moteur asynchrone - principe de fonctionnement et dispositif

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Le 8 mars 1889, le plus grand scientifique et ingénieur russe Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky a inventé un moteur asynchrone triphasé avec rotor en court-circuit.

Les moteurs asynchrones triphasés modernes sont des convertisseurs d'énergie électrique en énergie mécanique. En raison de leur simplicité, de leur faible coût et de leur grande fiabilité, les moteurs à induction sont largement utilisés. Ils sont présents partout, c'est le type de moteur le plus répandu, ils sont produits à 90% du nombre total de moteurs dans le monde. Le moteur asynchrone a véritablement révolutionné le secteur mondial.

L'énorme popularité des moteurs asynchrones est liée à la simplicité de leur fonctionnement, à leur faible coût et à leur fiabilité.

Un moteur asynchrone est une machine asynchrone conçue pour convertir l'énergie électrique alternative en énergie mécanique. Le mot asynchrone lui-même ne signifie pas simultané. Dans ce cas, cela signifie qu'avec les moteurs asynchrones, la fréquence de rotation du champ magnétique du stator est toujours supérieure à la fréquence de rotation du rotor. Les moteurs asynchrones fonctionnent, comme cela ressort clairement de la définition, à partir d'un réseau alternatif.

Appareil

Sur la photo: 1 arbre, roulements 2,6, 3,8, carters de palier, 4 pieds, 5 boîtiers de ventilateur, 7 - roue de ventilateur, 9 - rotor à cage d 'écurie, 10 - stator, 11 - boîte à bornes.

Les pièces principales du moteur à induction sont le stator (10) et le rotor (9).

Le stator a une forme cylindrique et est fabriqué à partir de tôles d'acier. Dans les fentes du noyau de stator, il y a des enroulements de stator en fil de bobinage. Les axes des enroulements sont décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres selon un angle de 120 °. En fonction de la tension fournie, les extrémités des enroulements sont reliées par un triangle ou une étoile.

Les rotors d’un moteur à induction sont de deux types: un rotor en court-circuit et un rotor en phase.

Un rotor court-circuité est un noyau constitué de tôles d'acier. L'aluminium en fusion est coulé dans les rainures de ce noyau, ce qui entraîne la formation de tiges court-circuitées avec des bagues d'extrémité. Cette conception est appelée "cage d'écureuil". Dans les moteurs à haute puissance, le cuivre peut être utilisé à la place de l'aluminium. La cage d'écureuil est un enroulement de rotor court-circuité, d'où son nom.

Le rotor à phase comporte un enroulement triphasé qui ne diffère pratiquement pas de celui du stator. Dans la plupart des cas, les extrémités des enroulements du rotor de phase sont connectées en étoile et les extrémités libres sont alimentées par des bagues collectrices. À l’aide de brosses connectées aux anneaux, une résistance supplémentaire peut être insérée dans le circuit d’enroulement du rotor. Cela est nécessaire pour pouvoir modifier la résistance dans le circuit du rotor, car cela permet de réduire les courants d'appel importants. Pour en savoir plus sur le rotor de phase, consultez l'article - Moteur asynchrone à rotor de phase.

Principe de fonctionnement

Lorsque la tension est appliquée à l'enroulement du stator, un flux magnétique est créé dans chaque phase, qui varie avec la fréquence de la tension appliquée. Ces flux magnétiques sont décalés les uns par rapport aux autres de 120 °, à la fois dans le temps et dans l'espace. Le flux magnétique résultant est donc en rotation.

Le flux magnétique résultant du stator tourne et crée ainsi une force électromotrice dans les conducteurs du rotor. Le bobinage du rotor ayant un circuit électrique fermé, il se crée un courant qui, en interaction avec le flux magnétique du stator, crée un couple de démarrage du moteur, tendant à faire tourner le rotor dans le sens de rotation du champ magnétique du stator. Lorsqu'il atteint la valeur, le couple de freinage du rotor, puis le dépasse, le rotor commence à tourner. Lorsque cela se produit, le soi-disant glissement.

Slip s est une quantité qui indique comment la fréquence synchrone n1 le champ magnétique du stator est supérieur à la vitesse du rotor n2, en pourcentage.

Le glissement est une quantité extrêmement importante. Au moment initial, il est égal à l'unité, mais jusqu'à la fréquence de rotation n2 différence de fréquence relative du rotor n1-n2 devient plus petit, ce qui entraîne une diminution de la FEM et du courant dans les conducteurs du rotor, ce qui entraîne une réduction du couple. En mode de ralenti, lorsque le moteur tourne sans charge sur l’arbre, le glissement est minimal, mais avec une augmentation du moment statique, il augmente jusqu’à scr - glissement critique. Si le moteur dépasse cette valeur, le basculement du moteur peut survenir et entraîner un fonctionnement instable. Les valeurs de glissement vont de 0 à 1; pour les moteurs asynchrones à usage général, il est en mode nominal - 1 - 8%.

Dès que l'équilibre entre le moment électromagnétique provoquant la rotation du rotor et le moment de freinage créé par la charge sur l'arbre du moteur, le processus de modification des valeurs s'arrête.

Il s'avère que le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone consiste en l'interaction du champ magnétique tournant du stator et des courants induits par ce champ magnétique dans le rotor. De plus, le couple ne peut se produire que s'il existe une différence de fréquence de rotation des champs magnétiques.

MOTEUR AC

La facilité de conversion de la tension alternative en a fait l’appareil le plus utilisé en alimentation électrique. Dans le domaine de la conception de moteurs électriques, un autre avantage du courant alternatif a été découvert: la possibilité de créer un champ magnétique tournant sans transformations supplémentaires ou avec leur nombre minimal.

Ainsi, malgré certaines pertes dues à la résistance (inductive) réactive des enroulements, la simplicité de la création de moteurs électriques à courant alternatif a contribué à la victoire sur l’alimentation en courant continu au début du XXe siècle.

Fondamentalement, les moteurs à courant alternatif peuvent être divisés en deux groupes:

En eux, la vitesse de rotation du rotor diffère de celle du champ magnétique, de sorte qu'ils peuvent fonctionner à différentes vitesses. Ce type de moteur à courant alternatif est le plus commun à notre époque. Synchrone

Ces moteurs ont une connexion rigide entre la vitesse du rotor et la vitesse de rotation du champ magnétique. Leur fabrication est plus difficile et leur utilisation moins flexible (le changement de vitesse à une fréquence fixe du réseau n’est possible qu’en modifiant le nombre de pôles du stator).

Ils sont utilisés uniquement à des puissances élevées de plusieurs centaines de kilowatts, où leur efficacité supérieure par rapport aux moteurs électriques asynchrones réduit considérablement les pertes de chaleur.

MOTEUR AC ASYNCHRONE

Le type le plus courant de moteur asynchrone est un rotor à cage d'écureuil du type à cage d'écureuil, dans lequel un ensemble de tiges conductrices sont posées dans les fentes inclinées du rotor aux extrémités connectées par des anneaux.

L’histoire de ce type de moteur électrique remonte à plus de cent ans. On s’aperçut qu’un objet conducteur placé dans l’espace central d’un électro-aimant à courant alternatif avait tendance à s’échapper en raison de l’apparition d’une force d’induction avec un vecteur dirigé de façon opposée.

Ainsi, un moteur asynchrone à rotor à cage d'écureuil ne comporte pas d'unités de contact mécanique, à l'exception des paliers d'appui du rotor, qui offrent aux moteurs de ce type non seulement un prix bas, mais également la plus grande durabilité. De ce fait, les moteurs électriques de ce type sont devenus les plus courants dans l'industrie moderne.

Cependant, ils présentent également certains inconvénients à prendre en compte lors de la conception de moteurs électriques asynchrones de ce type:

Courant de démarrage élevé - car, au moment de la mise en réseau du moteur asynchrone sans balais, la résistance de l'enroulement du stator n'est pas affectée par le champ magnétique créé par le rotor; il existe un fort courant d'appel, dépassant plusieurs fois la consommation de courant nominale.

Cette caractéristique du fonctionnement des moteurs de ce type doit être installée dans toutes les alimentations conçues pour éviter les surcharges, en particulier lors du raccordement de moteurs à induction à des générateurs mobiles de puissance limitée.

Couple de démarrage faible - les moteurs électriques avec un enroulement en court-circuit dépendent fortement du couple en fonction du nombre de tours, leur inclusion sous charge est donc extrêmement indésirable: le temps nécessaire pour atteindre le mode nominal et les courants de démarrage augmentent considérablement, l'enroulement du stator est surchargé.

Ainsi, par exemple, se produit lors de la mise en marche des pompes profondes - dans les circuits électriques de leur puissance, il est nécessaire de prendre en compte cinq à sept fois la marge actuelle.

L'impossibilité de démarrer directement dans des circuits monophasés - pour que le rotor puisse commencer à tourner, vous avez besoin d'une poussée de démarrage ou de l'introduction d'enroulements de phase supplémentaires déphasés les uns par rapport aux autres.

Pour démarrer un moteur alternatif asynchrone dans un réseau monophasé, on utilise soit un enroulement de démarrage à commutation manuelle, qui est déconnecté après le rotation du rotor, soit le deuxième enroulement est connecté via un élément à rotation de phase (le plus souvent un condensateur de la capacité requise).

Incapacité à obtenir une vitesse de rotation élevée - bien que la rotation du rotor ne soit pas synchronisée avec la fréquence de rotation du champ magnétique du stator, mais ne peut pas être en avance, par conséquent, dans un réseau à 50 Hz, la vitesse maximale pour un moteur électrique asynchrone à cage d'écureuil ne dépasse pas 3000 tr / min.

L'augmentation de la vitesse de rotation d'un moteur à induction nécessite l'utilisation d'un convertisseur de fréquence (onduleur), ce qui rend un tel système plus coûteux qu'un moteur à collecteur. De plus, avec une fréquence croissante, les pertes réactives augmentent.

La difficulté d'organisation en inversion - cela nécessite un arrêt complet du moteur et un changement de phase, dans la version monophasée - un décalage de phase dans le bobinage de démarrage ou de deuxième phase.

En fait, un circuit constitué d'un générateur triphasé et d'un moteur électrique peut être considéré comme un exemple de transmission électrique: la commande du générateur crée un champ magnétique tournant converti en oscillations de courant électrique, qui à son tour excite la rotation du champ magnétique dans le moteur électrique.

De plus, c’est avec les moteurs électriques asynchrones triphasés que l’efficacité est la plus grande, car dans un réseau monophasé, le champ magnétique créé par le stator peut en fait être décomposé en deux antiphases, ce qui augmente la perte inutile de saturation du coeur. Par conséquent, les moteurs électriques monophasés puissants sont généralement réalisés selon le schéma du collecteur.

COLLECTEUR DE MOTEUR ELECTRIQUE AC

Dans les moteurs électriques de ce type, le champ magnétique du rotor est créé par des enroulements de phase connectés au collecteur. En fait, un moteur de capteur à courant alternatif diffère d'un moteur à courant continu uniquement en ce que son calcul est basé sur la réactance des enroulements.

Les avantages de ce type de moteur sont évidents:

La capacité de travailler à des vitesses élevées vous permet de créer un moteur de capteur électrique avec une vitesse de rotation pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers de tours par minute, ce que tout le monde connaît depuis les perceuses électriques.

Pas besoin de dispositifs de démarrage supplémentaires contrairement aux moteurs équipés d'un rotor à cage d'écureuil.

Couple de démarrage élevé, ce qui accélère la sortie en mode de fonctionnement, y compris sous charge. De plus, le couple du moteur électrique du capteur est inversement proportionnel aux tours et permet, lors de la croissance de la charge, d’éviter une diminution de la vitesse de rotation.

Facile à contrôler la vitesse - comme ils dépendent de la tension d'alimentation, il suffit d'un régulateur de tension à triac pour régler la vitesse de rotation dans les limites les plus larges. En cas de défaillance du régulateur, le moteur du collecteur peut être directement connecté au réseau.

Inertie plus faible du rotor - il peut être beaucoup plus compact qu'avec un circuit court-circuité, ce qui a pour conséquence que le moteur du collecteur devient lui-même nettement plus petit.

Pour ces raisons, les moteurs de collecteur sont répandus dans tous les consommateurs monophasés où une régulation flexible de la vitesse est nécessaire: outils électriques portables, aspirateurs, appareils de cuisine, etc. Cependant, un certain nombre de caractéristiques de conception déterminent les caractéristiques de fonctionnement d'un moteur de capteur:

Les étincelles inévitables entre le collecteur et les brosses (raison de l'apparition de l'odeur familière d'ozone lorsque le moteur du collecteur est en marche) réduisent non seulement la ressource, mais exigent également des mesures de sécurité accrues pendant le fonctionnement en raison du risque d'inflammation de gaz combustibles ou de poussières.

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Moteurs à courant alternatif

Les moteurs électriques occupent depuis longtemps une position de leader parmi les groupes moteurs de divers types d’équipements. On les trouve dans la voiture et dans l'aspirateur, dans les machines les plus complexes et dans les jouets pour enfants ordinaires. Ils sont presque partout, bien qu'ils diffèrent par le type, la structure et les caractéristiques de performance.

Les moteurs électriques sont des unités de puissance capables de convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. Il en existe principalement deux types: les moteurs à courant alternatif et les moteurs à courant continu. La différence entre eux, comme son nom l'indique, réside dans le type de courant d'alimentation. Dans cet article, nous allons discuter de la première forme - le moteur à courant alternatif

Dispositif et principe de fonctionnement

La principale force motrice de tout moteur électrique est l’induction électromagnétique. L'induction électromagnétique, pour la décrire en un mot, est l'apparition d'un courant dans un conducteur placé dans un champ magnétique alternatif. La source du champ magnétique alternatif est un boîtier de moteur fixe avec des enroulements placés sur celui-ci - un stator connecté à une source de courant alternatif. C'est un élément mobile - le rotor, dans lequel il y a du courant. Selon la loi d'Ampère, une force électromotrice commence à agir sur un conducteur chargé placé dans un champ magnétique - CEM, qui fait tourner l'arbre du rotor. Ainsi, l'énergie électrique fournie au stator est convertie en énergie mécanique du rotor. Différents mécanismes permettant d'effectuer un travail utile peuvent être connectés à un arbre en rotation.

Les moteurs à courant alternatif sont divisés en synchrones et asynchrones. La différence entre eux réside dans le fait que le premier rotor et le champ magnétique du stator tournent à la même vitesse et que le rotor tourne plus lentement que le champ magnétique. Ils diffèrent par l'appareil et le principe de fonctionnement.

Moteur asynchrone

Dispositif moteur asynchrone

Sur le stator d'un moteur asynchrone, des enroulements sont fixés, créant un champ magnétique alternatif tournant dont les extrémités sont émises vers la boîte à bornes. Étant donné que le moteur chauffe pendant le fonctionnement, un ventilateur de refroidissement est installé sur son arbre.

Le rotor du moteur asynchrone est composé d’un arbre. Il s’agit d’une tige métallique, fermée des deux côtés, à cause de laquelle un tel rotor est également appelé court-circuité. De par son apparence, elle ressemble à une cage et est souvent appelée «roue d'écureuil». Une rotation plus lente du rotor par rapport à la rotation du champ magnétique résulte d'une perte de puissance lors du frottement des roulements. À propos, s'il n'y avait pas cette différence de vitesse, la force électromotrice ne se produirait pas et sans elle, il n'y aurait pas de courant dans le rotor et la rotation elle-même.

Le champ magnétique tourne en raison d'un changement constant de pôles. Dans ce cas, la direction du courant dans les enroulements change en conséquence. La vitesse de rotation du moteur à induction dépend du nombre de pôles du champ magnétique.

Moteur synchrone

Dispositif moteur synchrone

Le dispositif de moteur synchrone est légèrement différent. Comme son nom l'indique, dans ce moteur, le rotor tourne à la même vitesse que le champ magnétique. Il se compose d'un corps auquel sont fixés des enroulements et d'un rotor ou d'une ancre équipé des mêmes enroulements. Les extrémités des enroulements sont sorties et fixées sur le collecteur. Le collecteur ou son anneau est alimenté au moyen de brosses en graphite. Dans ce cas, les extrémités des enroulements sont disposées de manière à ce qu'une seule paire de tensions puisse être appliquée en même temps.

Contrairement aux rotors asynchrones des moteurs synchrones, la tension est fournie par les balais, chargeant ses enroulements, et non induite par un champ magnétique alternatif. Le sens du courant dans les enroulements du rotor change parallèlement à celui du champ magnétique, de sorte que l'arbre de sortie tourne toujours dans un sens. Les moteurs électriques synchrones vous permettent de régler la vitesse de rotation de l'arbre en modifiant la valeur de la tension. En pratique, les rhéostats sont couramment utilisés pour cela.

Bref historique de la création

Pour la première fois, le scientifique britannique M. Faraday découvrit la possibilité de transformer l'électricité en énergie mécanique en 1821. Son expérience avec le fil, placé dans un bain avec du mercure et équipé d’un aimant, a montré que lorsque le fil est connecté à la source d’électricité, il commence à tourner. Beaucoup de gens autour de l'école se souviennent sûrement de cette expérience simple, mais le mercure y est remplacé par une saumure sans danger. La prochaine étape dans l’étude de ce phénomène a été la création d’un moteur unipolaire - la roue de Barlow. Il n'a jamais trouvé d'application utile, mais il a clairement démontré le comportement d'un conducteur chargé dans un champ magnétique.

À l'aube de l'histoire des moteurs électriques, les scientifiques ont tenté de créer un modèle avec un noyau se déplaçant dans un champ magnétique non pas dans un cercle, mais dans un mouvement alternatif. Cette option a été proposée comme alternative aux moteurs à pistons. Le moteur électrique dans sa forme habituelle a été créé en 1834 par le scientifique russe B.S. Jacobi C'est lui qui a proposé d'utiliser une ancre tournant dans un champ magnétique et a même créé le premier échantillon de travail.

Le premier moteur asynchrone, basé sur un champ magnétique tournant, est apparu en 1870. Les auteurs de l'effet de champ magnétique tournant indépendamment l'un de l'autre étaient deux scientifiques: G. Ferraris et N. Tesla. Ce dernier fait également partie de l’idée de créer un moteur électrique sans balai. Selon ses dessins, plusieurs centrales électriques ont été construites à l'aide de moteurs à courant alternatif à deux phases. Le développement suivant a été un moteur triphasé proposé par M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Son premier modèle opérationnel a été lancé en 1888, suivi d'une série de moteurs plus avancés. Ce scientifique russe a non seulement décrit le principe de fonctionnement d'un moteur électrique triphasé, mais a également étudié divers types de connexions de phase (triangle et étoile), ainsi que la possibilité d'utiliser différentes tensions de courant. C'est lui qui a inventé les résistances de départ, les transformateurs triphasés, a élaboré le schéma de câblage des moteurs et des générateurs.

Caractéristiques du moteur à courant alternatif, ses avantages et inconvénients

Aujourd'hui, les moteurs électriques sont l'un des types de centrales les plus courants, et ce pour plusieurs raisons. Ils ont un rendement élevé d’environ 90%, et parfois plus élevé, un coût relativement faible et une conception simple, ils ne dégagent pas de substances nocives en cours d’exploitation, permettent de modifier en douceur la vitesse en cours de fonctionnement sans recourir à des mécanismes supplémentaires tels que des boîtes de vitesse, ils sont fiables et durables.

Parmi les défauts de tous les types de moteurs électriques, il y a l'absence de batterie d'alimentation électrique à grande capacité pour un fonctionnement autonome.

La principale différence entre le moteur à courant alternatif et son parent le plus proche - le moteur à courant continu - réside dans le fait que le premier est alimenté en courant alternatif. Si on compare leurs fonctionnalités, le premier est moins puissant, il est difficile de contrôler la vitesse sur une large plage, il a une efficacité moindre.

Si nous comparons les moteurs alternatifs asynchrones et synchrones, le premier a une conception plus simple et est dépourvu de «maillon faible» - les brosses en graphite. Ils sont généralement les premiers à tomber en panne lorsqu'un moteur synchrone tombe en panne. Dans le même temps, il lui est difficile d’obtenir et de régler une vitesse constante, qui dépend de la charge. Les moteurs synchrones vous permettent de régler la vitesse de rotation à l'aide de rhéostats.

Champ d'application

Les moteurs à courant alternatif sont largement utilisés dans presque tous les domaines. Ils sont équipés de centrales électriques, ils sont utilisés dans la construction automobile et mécanique, ils sont dans les appareils ménagers. La simplicité de leur conception, leur fiabilité, leur durabilité et leur grande efficacité les rendent presque universels.

Les moteurs asynchrones ont trouvé une application dans les systèmes d'entraînement de diverses machines, machines, centrifugeuses, ventilateurs, compresseurs, ainsi que dans les appareils électroménagers. Les moteurs asynchrones triphasés sont les plus courants et les plus populaires. Les moteurs synchrones sont utilisés non seulement comme unités de puissance, mais aussi comme générateurs, ainsi que pour la conduite de grandes installations où il est important de contrôler la vitesse.

Schéma de câblage du moteur

Les moteurs à courant alternatif sont triphasés et monophasés.
Les moteurs monophasés asynchrones ont 2 sorties sur le boîtier et il est facile de les connecter au réseau. Depuis l'ensemble du réseau électrique domestique est principalement monophasé 220V et dispose de 2 fils - la phase et le zéro. Avec synchrone, tout est beaucoup plus intéressant, ils peuvent également être connectés à l'aide de 2 fils, il suffit de connecter les enroulements du rotor et du stator. Mais ils doivent être connectés de manière à ce que les enroulements de l'aimantation unipolaire du rotor et du stator soient situés l'un en face de l'autre.
Les difficultés sont des moteurs pour le réseau triphasé. Eh bien, d’une part, ces moteurs ont principalement 6 bornes dans la boîte à bornes, ce qui signifie que les enroulements du moteur doivent être connectés seuls, et d’autre part, leurs enroulements peuvent être connectés de différentes manières, en fonction du type "étoile" et "triangle". La figure ci-dessous montre la connexion des colliers dans la boîte à bornes, en fonction du type de connexion des enroulements.

Connecter le même moteur électrique de manière différente au même réseau électrique entraînera une consommation d'énergie différente. Si ce n'est pas le cas, le moteur électrique risque de fondre les enroulements du stator.

En règle générale, les moteurs asynchrones sont conçus pour être connectés à un réseau triphasé à deux tensions différentes, qui diffèrent par la durée. Par exemple, le moteur est conçu pour être connecté au réseau à des tensions de 380/660 V. Si la tension de ligne dans le réseau est de 660 V, l'enroulement du stator doit être connecté avec une étoile et, si elle est de 380 V, avec un triangle. Dans les deux cas, la tension sur l'enroulement de chaque phase sera de 380 V. Les sorties des enroulements de phase sont placées sur le panneau de manière à ce que la connexion des enroulements de phase puisse être effectuée de manière pratique au moyen de cavaliers, sans les croiser. Certains moteurs à faible puissance ne contiennent que trois clips dans la boîte à bornes. Dans ce cas, le moteur peut être mis en marche sur le réseau pour une tension (l'enroulement de stator d'un tel moteur est connecté à une étoile ou à un triangle à l'intérieur du moteur).

Le schéma de principe de l'inclusion dans le réseau triphasé d'un moteur à induction avec un rotor à phase est représenté sur la figure. L'enroulement du rotor de ce moteur est connecté à une résistance de démarrage YAR, créant une résistance supplémentaire R dans le circuit du rotorajouter.

Types de moteurs asynchrones, types, quels sont les moteurs

Les moteurs à courant alternatif, utilisant pour leur travail le champ magnétique tournant du stator, sont maintenant des machines électriques très courantes. Ceux dont la vitesse du rotor diffère de la fréquence de rotation du champ magnétique du stator sont appelés moteurs asynchrones.

En raison de la grande capacité des systèmes énergétiques et de la grande longueur des réseaux électriques, les consommateurs sont toujours alimentés en courant alternatif. Par conséquent, il est naturel de chercher à utiliser au maximum les moteurs électriques à courant alternatif. Cela semblerait soulager le besoin de conversion d'énergie multiple.

Malheureusement, les propriétés des moteurs à courant alternatif, et surtout de leur aptitude au contrôle, sont nettement inférieures à celles des moteurs à courant continu. Elles sont donc principalement utilisées dans les installations où le contrôle de la vitesse n'est pas nécessaire.

Récemment, des systèmes réglables de courant alternatif avec la connexion de moteurs électriques à courant alternatif via des convertisseurs de fréquence ont commencé à être activement utilisés.

Les moteurs asynchrones sont largement utilisés dans divers secteurs de l’économie et de la production en raison de la simplicité de leur fabrication et de leur grande fiabilité. Parallèlement, il existe quatre types principaux de moteurs asynchrones:

moteur asynchrone monophasé avec rotor à cage d'écureuil;

moteur asynchrone à deux phases avec rotor à cage d'écureuil;

moteur asynchrone triphasé avec rotor à cage d'écureuil;

Moteur asynchrone triphasé avec rotor à phases.

Un moteur asynchrone monophasé contient sur le stator un seul enroulement actif auquel un courant alternatif est fourni pendant le fonctionnement du moteur. Mais pour démarrer le moteur sur son stator, il existe un enroulement supplémentaire, qui se connecte brièvement au réseau via un condensateur ou une inductance, ou qui est en court-circuit. Cela est nécessaire pour créer un déphasage initial de sorte que le rotor commence à tourner, sinon le champ magnétique pulsé du stator ne repousserait pas le rotor.

Le rotor d'un tel moteur, comme tout autre moteur asynchrone à rotor à cage d'écureuil, est un noyau cylindrique avec des fentes remplies d'aluminium, avec des aubes de ventilation coulées simultanément. Un tel rotor, tel qu'une «cage d'écureuil», est appelé un rotor court-circuité. Les moteurs monophasés sont utilisés dans les appareils à faible puissance, tels que les ventilateurs d'ambiance ou les petites pompes.

Les moteurs asynchrones biphasés sont plus efficaces lorsqu'ils fonctionnent à partir d'un réseau alternatif monophasé. Ils contiennent sur le stator deux enroulements de travail situés perpendiculairement, l'un des enroulements étant connecté directement au réseau alternatif et le second par un condensateur déphaseur. Il s'agit d'un champ magnétique tournant. Sans condensateur, le rotor lui-même ne bougerait pas.

Ces moteurs ont également un rotor court-circuité et leur utilisation est beaucoup plus large que celle des moteurs monophasés. Il existe déjà des machines à laver et diverses machines. Les moteurs biphasés destinés à l'alimentation des réseaux monophasés sont appelés moteurs à condensateur, car le condensateur de déphasage en fait souvent partie intégrante.

Un moteur asynchrone triphasé contient sur le stator trois enroulements de travail décalés les uns par rapport aux autres, de sorte que, lorsqu'ils sont activés dans un réseau triphasé, leurs champs magnétiques sont décalés dans l’espace les uns par rapport aux autres de 120 degrés. Lorsqu'un moteur triphasé est connecté à un réseau alternatif triphasé, un champ magnétique tournant se crée, mettant en mouvement un rotor en court-circuit.

Les enroulements de stator d’un moteur triphasé peuvent être connectés selon le schéma en étoile ou en triangle. La tension en étoile nécessite une tension supérieure pour alimenter le moteur que le circuit en triangle et le moteur; deux tensions sont donc indiquées, par exemple: 127 / 220 ou 220/380. Les moteurs triphasés sont indispensables pour entraîner diverses machines, treuils, scies circulaires, grues, etc.

Un moteur asynchrone triphasé avec un rotor de phase a un stator similaire aux types de moteur décrits ci-dessus, - un circuit magnétique stratifié avec trois enroulements disposés dans ses rainures; toutefois, des tiges en aluminium ne sont pas coulées dans le rotor de phase, mais un enroulement triphasé complet est installé dans la connexion en étoile. Les extrémités des enroulements en étoile du rotor de phase sont dirigées vers trois bagues de contact montées sur l'arbre du rotor et isolées électriquement de celui-ci.

1 - boîtier à déflecteurs, 2 - brosses, 3 brosses transversales avec porte-balais, 4 - brosses de fixation, 5 - sorties de brosses, 6 - blocs, 7 - manchon isolant, 8 - bagues de contact, 9 - capuchon de roulement extérieur, 10 - Goujon de montage du boîtier et des chapeaux de palier, 11 - Cache-palier arrière, 12 - Enroulement de rotor, 13 - Support de bobinage, 14 - Noyau de rotor, 15 - Enroulement de rotor, 16 - Enjoliveur avant, 7 - Chapeau de palier extérieur, 18 - Purgeurs, 19 - lit, 20 - noyau de stator, 21 - goujons du chapeau de roulement interne, 22 - bandage, 23 - chapeau de roulement intérieur, 21 - roulement, 25 - arbre, 26 - bagues de contact, 27 - fils de bobinage de rotor

Une tension alternative triphasée est également fournie aux bagues au moyen de brosses et la connexion peut être établie à la fois directement et par l'intermédiaire de rhéostats. Bien sûr, les moteurs avec un rotor à phases sont plus chers, mais leur couple de démarrage sous charge est nettement plus élevé qu'avec les types de moteurs avec un rotor à cage d'écureuil. C’est précisément en raison de la puissance accrue et du couple de démarrage important que ce type de moteurs a trouvé une application dans les entraînements d’élévateurs et les grues, c’est-à-dire où l’appareil démarre sous charge et non au ralenti.

Pour en savoir plus sur ce type de moteur, cliquez ici: Moteurs asynchrones avec rotor à phases

Moteur à courant alternatif monophasé

Le principe de fonctionnement et de connexion d'un moteur électrique monophasé 220V

Le moteur monophasé fonctionne aux dépens du courant électrique alternatif et est connecté à des réseaux monophasés. Le réseau doit avoir une tension de 220 volts et une fréquence de 50 Hertz.

Les moteurs électriques de ce type sont principalement utilisés dans les appareils à faible puissance:

Des modèles avec une puissance de 5 W à 10 kW sont produits.

Les valeurs d'efficacité, de puissance et de couple de démarrage des moteurs monophasés sont nettement inférieures à celles des appareils triphasés de la même taille. La capacité de surcharge est également supérieure avec les moteurs triphasés. Ainsi, la puissance d’un mécanisme monophasé ne dépasse pas 70% de la puissance d’un triphasé de la même taille.

  1. En fait, il y a 2 phases. mais un seul d'entre eux fait le travail, alors le moteur est appelé monophasé.
  2. Comme toutes les machines électriques. Le moteur monophasé est composé de 2 parties: fixe (stator) et mobile (rotor).
  3. C'est un moteur électrique asynchrone. sur le composant fixe duquel il y a un enroulement de travail connecté à une source de courant alternatif monophasé.

Les points forts de ce type de moteur incluent la simplicité de conception, qui est un rotor avec un enroulement court-circuité. Les inconvénients sont un couple de démarrage et une efficacité faibles.

Le principal inconvénient d'un courant monophasé est l'impossibilité de générer un champ magnétique qui effectue une rotation. Par conséquent, un moteur électrique monophasé ne démarrera pas tout seul lorsqu'il est connecté au réseau.

En théorie des voitures électriques, la règle s'applique: pour qu'un champ magnétique fasse tourner un rotor, il doit y avoir au moins 2 enroulements (phases) sur le stator. Cela nécessite également le décalage d'un enroulement d'un angle par rapport à un autre.

Pendant le fonctionnement, l’enroulement de champs électriques alternatifs se produit autour des enroulements:

  1. En ligne avec cela. Sur une partie fixe d'un moteur monophasé se trouve l'enroulement de démarrage. Il est décalé de 90 degrés par rapport au bobinage de travail.
  2. Le décalage de courant peut être obtenu en incluant une liaison de déphasage dans le circuit. Pour cela, des résistances actives, des inductances et des condensateurs peuvent être utilisés.
  3. L'acier électrique 2212 est utilisé comme base pour le stator et le rotor.

Il est faux d'appeler des moteurs électriques monophasés de structure triphasée ou triphasée, mais connectés à une source d'alimentation monophasée par l'intermédiaire de circuits d'adaptation (moteurs électriques à condensateur). Les deux phases de tels dispositifs fonctionnent et sont incluses tout le temps.

Principe de fonctionnement et schéma de démarrage

  1. Le courant électrique génère un champ magnétique pulsé sur le stator du moteur. Ce champ peut être considéré comme 2 champs différents qui tournent dans des directions différentes et ont des amplitudes et des fréquences égales.
  2. Lorsque le rotor est à l'arrêt. ces champs conduisent à l'apparition de moments d'égale grandeur, mais multidirectionnels.
  3. Si le moteur n'a pas de déclencheur spécial. alors, au démarrage, le moment résultant sera égal à zéro, ce qui signifie que le moteur ne tournera pas.
  4. Si le rotor est tourné dans une direction. alors le moment correspondant commence à prévaloir, ce qui signifie que l'arbre du moteur continuera à tourner dans un sens donné.
  1. Le début est fait par un champ magnétique. qui fait tourner la partie mobile du moteur. Il est créé par 2 enroulements: principal et supplémentaire. Ce dernier a une taille plus petite et est un lanceur. Il se connecte au réseau électrique principal via un condensateur ou une inductance. La connexion est faite seulement au début. Dans les moteurs à faible puissance, la phase de démarrage est court-circuitée.
  2. Le moteur démarre en maintenant le bouton de démarrage enfoncé pendant quelques secondes, ce qui permet au rotor d’accélérer.
  3. Pendant le relâchement du bouton de démarrage. le moteur électrique du mode biphasé passe dans le monophasé, et son fonctionnement est supporté par la composante correspondante du champ magnétique alternatif.
  4. La phase de démarrage est conçue pour un fonctionnement à court terme - en règle générale, jusqu’à 3 secondes. Un temps prolongé sous charge peut provoquer une surchauffe, une inflammation de l'isolation et une panne du mécanisme. Par conséquent, il est important de relâcher le bouton de démarrage en temps voulu.
  5. Afin d'accroître la fiabilité, un commutateur centrifuge et un relais thermique sont intégrés dans le cas des moteurs monophasés.
  6. Le commutateur centrifuge a pour fonction de déconnecter la phase de démarrage lorsque le rotor enregistre la vitesse nominale. Cela se produit automatiquement - sans intervention de l'utilisateur.
  7. Un relais thermique ferme les deux phases de l'enroulement si elles chauffent au-dessus de la valeur autorisée.

Connexion

Le fonctionnement de l'appareil nécessite une phase avec une tension de 220 volts. Cela signifie que vous pouvez le brancher sur une prise secteur. C'est la raison de la popularité du moteur parmi la population. Tous les appareils électroménagers, de la centrifugeuse au broyeur, sont équipés de mécanismes de ce type.

apodlyuchenie avec condenseurs de démarrage et de travail

Il existe 2 types de moteurs électriques: avec un enroulement de démarrage et avec un condensateur de travail:

  1. Dans le premier type d'appareils. L'enroulement de démarrage fonctionne au moyen d'un condensateur uniquement pendant le démarrage. Une fois que la machine a atteint sa vitesse normale, elle s'éteint et le travail continue avec un seul enroulement.
  2. Dans le second cas. pour les moteurs avec un condensateur de travail, l'enroulement supplémentaire est connecté en permanence par le condensateur.

Un moteur électrique peut être pris d'un appareil et connecté à un autre. Par exemple, un moteur monophasé en état de fonctionnement provenant d'une machine à laver ou d'un aspirateur peut être utilisé pour faire fonctionner une tondeuse à gazon, une machine de traitement, etc.

Il existe 3 systèmes pour la mise en marche d’un moteur monophasé:

  1. Dans 1 régime. le fonctionnement de l'enroulement de démarrage est effectué au moyen d'un condensateur et uniquement pendant la période de démarrage.
  2. 2, le circuit fournit également une connexion à court terme, mais elle se produit par l'intermédiaire d'une résistance et non par un condensateur.
  3. 3 schéma est le plus commun. Dans ce schéma, le condensateur est connecté en permanence à la source d'électricité, et pas seulement pendant le démarrage.

Raccordement électrique avec résistance de démarrage:

  1. L'enroulement auxiliaire de tels dispositifs a une résistance accrue.
  2. Pour démarrer ce type de machine électrique, une résistance de démarrage peut être utilisée. Il devrait être connecté en série au début d'enroulement. Ainsi, il est possible d’obtenir un déphasage de 30 ° entre les courants d’enroulement, ce qui suffit amplement au démarrage du mécanisme.
  3. En plus. Un déphasage peut être obtenu en utilisant une phase de démarrage avec une valeur de résistance élevée et une inductance inférieure. Un tel enroulement a moins de tours et un fil plus fin.

Connexion d'un moteur avec démarrage par condensateur:

  1. Dans ces machines électriques, le circuit de démarrage contient un condensateur et n'est activé que pendant la période de démarrage.
  2. Pour obtenir le couple de démarrage maximal, un champ magnétique circulaire effectuant la rotation est nécessaire. Pour que cela se produise, les courants de bobinage doivent être tournés de 90 ° les uns par rapport aux autres. Les éléments de déphasage tels qu'une résistance et une inductance ne fournissent pas le déphasage nécessaire. Seule l'inclusion d'un condensateur dans le circuit vous permet d'obtenir un déphasage de 90 °, si vous choisissez la bonne capacité.
  3. Calculer Quels fils à quel sujet d'enroulement, il est possible par mesure de la résistance. Dans le bobinage de travail, sa valeur est toujours inférieure (environ 12 ohms) à celle du bobinage de départ (généralement environ 30 ohms). En conséquence, la section du fil d’enroulement de travail est plus grande que celle du fil de départ.
  4. Le condensateur est sélectionné sur le courant consommé par le moteur. Par exemple, si le courant est de 1,4 A, un condensateur de 6 μF est nécessaire.

Bilan de santé

Comment vérifier les performances du moteur par inspection visuelle?

Les défauts suivants indiquent des problèmes possibles du moteur. Ils peuvent être dus à un fonctionnement incorrect ou à une surcharge:

  1. Support cassé ou fentes de montage.
  2. Au milieu de la peinture du moteur noircie (indique une surchauffe).
  3. À travers les fissures dans le boîtier à l'intérieur de l'appareil, des substances rétractées.

Pour vérifier les performances du moteur, vous devez d'abord le mettre en marche pendant 1 minute, puis le laisser tourner environ 15 minutes.

Si après cela le moteur est chaud, alors:

  1. Est possible. les roulements sont encrassés, collés ou simplement usés.
  2. La raison peut être que le condensateur est trop élevé.

Arrêtez le condenseur et démarrez le moteur manuellement: s'il arrête de chauffer, vous devez réduire la capacité du condensateur.

Aperçu du modèle

Les moteurs électriques de la série AIR sont l’un des plus populaires. Il existe des modèles fabriqués sur les pattes de 1081 et des modèles de la performance combinée - pattes + bride 2081.

Les moteurs électriques utilisés pour l'exécution pieds + bride coûteront environ 5% de plus que les moteurs similaires installés sur les pieds.

En règle générale, les fabricants offrent une garantie de 12 mois.

Pour les moteurs électriques avec une hauteur de rotation de 56-80 mm, la conception du lit est en aluminium. Les moteurs dont la hauteur de rotation est supérieure à 90 mm sont présentés dans une version en fonte.

Les modèles diffèrent par la puissance, la vitesse, la hauteur de l'axe de rotation et l'efficacité.

Plus le moteur est puissant, plus son coût est élevé:

  1. Un moteur d'une puissance de 0,18 kW peut être acheté pour 3 000 roubles (le moteur électrique AIRE 56 B2).
  2. Un modèle avec une capacité de 3 kW coûtera environ 10 000 roubles (90 LB2).

En ce qui concerne la vitesse de rotation, les modèles les plus courants avec des fréquences de 1500 et 3000 tours / minute, bien qu'il existe des moteurs avec d'autres valeurs de fréquences. À puissance égale, le coût du moteur avec une vitesse de rotation de 1500 tr / min est légèrement supérieur à celui d’une fréquence de 3000 tr / min.

La hauteur de l'axe de rotation pour les moteurs à 1 phase varie de 56 mm à 90 mm et dépend directement de la puissance: plus le moteur est puissant, plus la hauteur de l'axe de rotation et donc le prix sont élevés.

Différents modèles ont différentes efficacités, généralement entre 67% et 75%. Une plus grande efficacité correspond à un modèle de coût plus élevé.

Il convient également de prêter attention aux moteurs fabriqués par la société italienne AASO, créée en 1982:

  1. Ainsi, le moteur électrique AASO série 53 est conçu spécifiquement pour une utilisation dans les brûleurs à gaz. Ces moteurs peuvent également être utilisés dans des installations de lavage, des générateurs d'air chaud, des systèmes de chauffage centralisés.
  2. Les moteurs électriques des séries 60, 63 et 71 sont conçus pour être utilisés dans des installations d'alimentation en eau. En outre, la société propose des moteurs universels des séries 110 et 110 compactes, qui se distinguent par un domaine d’application varié: brûleurs, ventilateurs, pompes, appareils de levage et autres équipements.

Il est possible d'acheter des moteurs fabriqués par AASO à un prix de 4 600 roubles.

Nomination et connexion des condensateurs de démarrage pour moteurs électriques

Dispositif et principe de fonctionnement de moteurs asynchrones à rotor à phases

Dispositif et principe de fonctionnement d'un moteur à aimant permanent

Moteur asynchrone monophasé: son fonctionnement

Le nom même de cet appareil électrique indique que l’énergie électrique qui lui est fournie est convertie en mouvement de rotation du rotor. De plus, l'adjectif "asynchrone" caractérise la différence, le décalage des vitesses de rotation de l'induit par rapport au champ magnétique du stator.

Le mot "phase unique" donne une définition ambiguë. Cela est dû au fait que le terme "phase" en électricité définit plusieurs phénomènes:

décalage, différence des angles entre les valeurs vectorielles;

conducteur de potentiel d'un circuit électrique à courant alternatif à deux, trois ou quatre fils;

l'un des enroulements de stator ou de rotor d'un moteur ou d'un générateur triphasé.

Par conséquent, nous devrions immédiatement préciser qu’il est accepté d’appeler le moteur électrique monophasé celui qui fonctionne à partir d’un réseau alternatif à deux fils représenté par une phase et un potentiel nul. Le nombre d'enroulements montés dans différentes constructions de stator n'est pas affecté par cette définition.

Selon son dispositif technique, un moteur asynchrone est composé de:

1. stator - partie fixe, statique, constituée d’un boîtier avec divers éléments électrotechniques situés sur celui-ci;

2. rotor entraîné par le champ électromagnétique du stator.

La liaison mécanique de ces deux pièces est réalisée par des paliers rotatifs dont les bagues intérieures sont logées dans les fentes de l’arbre du rotor et les extérieures sont montées dans des capots latéraux de protection montés sur le stator.

Son dispositif pour ces modèles est le même que pour tous les moteurs asynchrones: un noyau magnétique de tôles laminées à base d'alliages de fer doux est monté sur un arbre en acier. Sur sa surface extérieure se trouvent des rainures dans lesquelles sont montées les tiges des enroulements en aluminium ou en cuivre, court-circuitées aux extrémités des bagues de fermeture.

Un courant électrique induit par le champ magnétique du stator circule dans l'enroulement du rotor et le circuit magnétique sert au bon passage du flux magnétique créé ici.

Des modèles de rotor séparés pour les moteurs monophasés peuvent être constitués de matériaux non magnétiques ou ferromagnétiques sous la forme d'un cylindre.

La conception du stator est également présentée:

Son objectif principal est de générer un champ électromagnétique fixe ou en rotation.

Le bobinage du stator est généralement constitué de deux circuits:

Dans les conceptions les plus simples conçues pour la promotion manuelle de l'ancre, un seul enroulement peut être effectué.

Principe de fonctionnement d'un moteur électrique monophasé asynchrone

Pour simplifier la présentation du matériau, imaginons que l’enroulement du stator se fasse en une seule boucle. Ses fils à l'intérieur du stator sont répartis en cercle à 180 degrés angulaires. Un courant alternatif sinusoïdal avec des alternances positives et négatives le traverse. Il ne crée pas un champ magnétique en rotation, mais en pulsation.

Comment se produisent les pulsations de champ magnétique?

Analysons ce processus par l'exemple du flux d'un courant alternatif positif aux instants t1, t2, t3.

Il passe par la partie supérieure du conducteur vers nous et par la partie inférieure - de nous. Dans un plan perpendiculaire représenté par un circuit magnétique, des flux magnétiques apparaissent autour du conducteur F.

Les courants d'amplitude variable aux points temporels considérés créent des champs électromagnétiques de tailles différentes F1, F2, F3. Puisque le courant dans les moitiés supérieure et inférieure est identique, mais que la bobine est courbe, les flux magnétiques de chaque partie sont dirigés dans une direction opposée et se détruisent mutuellement. Cela peut être déterminé par la règle d'un vrille ou de la main droite.

Comme vous pouvez le constater, une demi-onde positive ne permet pas d'observer la rotation du champ magnétique et il n'y a que son ondulation dans les parties supérieure et inférieure du fil, qui est également équilibrée dans le noyau magnétique. Le même processus se produit lorsque la partie négative de la sinusoïde, lorsque les courants changent de direction dans le sens opposé.

Comme il n'y a pas de champ magnétique tournant, le rotor restera immobile, car aucune force ne lui est appliquée pour commencer la rotation.

Comment la rotation du rotor est créée dans un champ pulsé

Si maintenant faites tourner le rotor, du moins avec sa main, il continuera ce mouvement.

Pour expliquer ce phénomène, nous montrerons que le flux magnétique total varie dans la fréquence du courant sinusoïdal de zéro à la valeur maximale dans chaque demi-période (dans le sens opposé) et se compose de deux parties formées dans les branches supérieure et inférieure, comme indiqué sur la figure.

Le champ de pulsation magnétique du stator est constitué de deux circulaires d'amplitude Fmax / 2 et se déplaçant dans des directions opposées avec une fréquence.

Dans cette formule sont indiqués:

npr et nbr de la fréquence de rotation du champ magnétique du stator dans les sens aller et retour;

n1 est la vitesse du flux magnétique en rotation (tr / min);

p est le nombre de paires de pôles;

f - fréquence du courant dans l'enroulement du stator.

Maintenant, avec notre main, nous allons faire tourner le moteur dans un sens, et il va immédiatement capter le mouvement en raison de l’apparition d’un moment de rotation provoqué par le glissement du rotor par rapport à différents flux magnétiques des directions avant et arrière.

Supposons que le flux magnétique du sens avant coïncide avec la rotation du rotor et que le sens inverse est opposé. Si on note n2 la vitesse de rotation de l'induit en tours / minute, on peut écrire l'expression n2

Moteur à courant alternatif asynchrone - caractéristiques de ce type de moteurs électriques

Les moteurs électriques occupent une place honorable dans la vie d’une personne et sont utilisés dans des appareils de capacités et de dimensions variées. Vous pouvez les rencontrer partout, qu'il s'agisse de brosses à dents électriques, de machines à laver à micro-ondes, de tapis roulants, d'équipements industriels ou de grosses voitures.

La raison de la popularité est très claire, même pour un non-expert - la simplicité de l'appareil, la facilité de maintenance, la rentabilité de la production, et bien plus encore, y compris l'électrification généralisée. Les voitures constituent peut-être une exception, car il est impossible de leur envoyer du courant par des fils si ce n’est un trolleybus, mais de nombreux développements sont en cours dans cette direction.

Aujourd'hui, nous allons parler de ce qu'est un moteur alternatif asynchrone. Nous apprenons comment cela fonctionne et aux dépens de quels principes cela fonctionne. Allons-y!

Qu'est-ce qu'un moteur asynchrone

Le moteur asynchrone triphasé n’est pas très différent de ses homologues et se compose de deux parties principales: rotative et fixe, ou autrement dit rotor et stator. Ils sont situés les uns dans les autres sans se toucher. Entre les pièces, il y a un petit entrefer de 0,5 à 2 millimètres, selon la conception du moteur.

Structure schématique

Cependant, ce ne sont pas tous les détails. Regardons la structure plus en détail.

  • Le stator est en réalité la pièce principale de travail, qui est un électroaimant puissant. Il est constitué de leur âme en acier technique en couches minces d’une épaisseur de 0,5 millimètres seulement, recouverte d’un vernis isolant des courants de courant et d’un enroulement en fil de cuivre également isolé et situé dans les rainures longitudinales de l’âme.

La structure du stator est clairement visible dans le schéma ci-dessus, où il est montré que le noyau est assemblé à partir de diverses plaques alignées les unes aux autres.

  • Rotor - cet élément consiste également en un noyau dont l’enroulement est court-circuité (bien qu’il existe une autre structure) et qui est situé sur l’arbre. Le noyau de cet élément est également représenté en tant que partie stratifiée, mais l'acier n'est pas recouvert de vernis, car le courant circulant à l'intérieur sera très faible et le film d'oxyde naturel suffira tout à fait à limiter les courants de Foucault.
  • L'arbre du moteur est un axe central autour duquel s'effectue la rotation du moteur électrique. Des roulements ont des extrémités différentes sur cet élément, ce qui permet des révolutions aussi douces et faciles que possible. Les roulements eux-mêmes sont enfoncés dans les capots latéraux dans lesquels se trouvent des sièges.

Astuce! Les roulements doivent être très serrés, bien centrés, lubrifiés et faciles à faire tourner, c'est-à-dire être en bon état, sinon le moteur tombera en panne très rapidement.

  • À l'extrémité de l'arbre opposée à l'entraînement, se trouve une petite roue qui, avec le moteur en marche, assure sa fonction de refroidissement. À propos, cet élément peut également provoquer l’apparition de vibrations dans le moteur en cas de rupture des aubes, ce qui a une incidence défavorable sur la durée de vie de l’appareil. La photo ci-dessus montre un exemple de ventilateur en panne.
  • Nous allons le long de la chaîne. Les couvercles latéraux de la mallette sont fixés au cadre, qui contient tous les éléments ci-dessus.

De plus, tous les moteurs ont un équipement de démarrage et des circuits de puissance, que nous aborderons plus en détail ultérieurement.

Le principe de rotation du champ électromagnétique

La principale caractéristique de tout moteur électrique est qu’il est capable de convertir l’énergie électrique en énergie cinétique, c’est-à-dire mécanique. En même temps, après avoir démonté sa structure, vous pouvez voir qu’elle n’a pas d’entraînement direct ou de transfert. Comment se fait alors la rotation du moteur?

Le fait est que l’enroulement du stator est capable de créer un fort champ magnétique tournant, qui porte le rotor avec lui-même, lorsque le moteur est mis en marche dans le réseau électrique. Ce champ magnétique a une certaine fréquence de rotation, directement proportionnelle à la fréquence du courant alternatif, et inversement proportionnelle au nombre de paires de pôles d'enroulement.

C'est-à-dire que cette fréquence peut être calculée en utilisant la formule: n1 = f1 * 60 / p, où: n1 est la fréquence de rotation du champ magnétique; f1 est la fréquence du courant alternatif en Hertz; p est le nombre de paires de pôles.

Rien n'est encore clair?

Rien, maintenant, découvrons-le.

  • Pour visualiser le principe de rotation du champ magnétique, considérons un enroulement triphasé primitif à seulement trois tours.
  • Les bobines sont les conducteurs le long desquels le courant électrique circule lorsqu'elles sont connectées au réseau. Au cours de ce processus, un champ électromagnétique apparaît autour du conducteur.
  • Nous savons que les indicateurs de courant alternatif changent avec le temps: d'abord, il augmente, puis tombe à zéro, puis suit le même principe dans la direction opposée, et ainsi de suite jusqu'à l'infini. C'est pourquoi le courant alternatif est décrit comme une sinusoïde.
  • Alors que les indices de courant changent, les paramètres du champ magnétique qui en résultent varient également.
  • Une particularité des moteurs et des générateurs triphasés est qu’à un moment donné, le courant dans l’enroulement du stator circule par phases avec un décalage de 120 degrés, c’est-à-dire un tiers du temps d’un cycle d’horloge.
  • Le battement est de 1 Hertz, c’est-à-dire le passage du courant alternatif d’un cycle complet d’oscillation d’une sinusoïde. Schématiquement, cela ressemblera à ceci.
  • Il en résulte que plusieurs champs magnétiques sont simultanément générés dans le stator du moteur, lesquels, en interaction, produisent le champ résultant.
  • Lorsqu'un changement se produit dans les paramètres des courants circulant dans les phases, le champ magnétique résultant commence également à changer. Cela s’exprime dans le changement d’orientation, malgré le fait que l’amplitude reste la même.
  • Le résultat est que le champ magnétique tourne autour d'un certain axe central.

Et que se passera-t-il si un conducteur est placé dans un champ magnétique donné?

Selon la loi sur l'induction électromagnétique, que nous avons décrite en détail dans l'article sur les générateurs de courant continu et alternatif, une force électromotrice apparaît dans le conducteur, en abrégé EMF. Si ce conducteur est court-circuité à un circuit externe ou à lui-même, un courant y circulera.

Selon la loi d'Ampère, une force commence à agir sur un conducteur avec un courant placé dans un champ magnétique, et le circuit commence à tourner. Selon ce principe, les moteurs asynchrones à courant alternatif fonctionnent, mais à la place d'un cadre dans un champ magnétique, il existe un rotor court-circuité, qui ressemble par son aspect à une roue d'écureuil.

  • Comme on peut le voir sur le schéma ci-dessus, un tel rotor est constitué de tiges parallèles, fermées aux extrémités par deux anneaux.
  • Lorsque le stator est connecté au réseau électrique, il commence à former un champ magnétique rotatif, ce qui induit des champs électromagnétiques dans toutes les barres du rotor, ce qui entraîne la rotation du rotor.
  • En même temps, la direction du courant et sa valeur différeront selon les barres, en fonction de la position dans laquelle elles se trouvent par rapport aux pôles du champ magnétique. Encore une fois, si ce n'est pas clair, nous vous renvoyons à la loi de l'induction électromagnétique.

Intéressant à savoir! Les tiges du rotor s’inclinent par rapport à son axe de rotation. Ceci est fait pour s'assurer que l'ondulation du moment et les harmoniques plus élevées des champs électromagnétiques, réduisant l'efficacité du moteur, ont été moindres.

Caractéristiques du moteur asynchrone

Parlons donc de ce que les moteurs alternatifs sont appelés asynchrones.

Glissière de rotor

La principale caractéristique de ces unités est que la vitesse du rotor diffère du même indicateur dans un champ magnétique. Appelons ces valeurs n2 et n1, respectivement.

Cela peut s'expliquer par le fait qu'une force électromotrice ne peut être induite qu'avec cette inégalité - n2 doit être inférieur à n1. La différence entre les fréquences de ces rotations s'appelle la fréquence de glissement, et l'effet du décalage du rotor s'appelle le glissement, désigné par «s». Ce paramètre peut être calculé à l'aide de la formule suivante: s = (n1-n2) / n1.

  • Imaginons une situation dans laquelle les fréquences n1 et n2 seront les mêmes. Dans ce cas, la position des tiges du rotor par rapport au champ magnétique restera inchangée, ce qui signifie que le mouvement des conducteurs par rapport au champ magnétique ne se produira pas, c'est-à-dire que le CEM n'est pas induit et que le courant ne circule pas. Il en résulte que les forces entraînant le rotor ne se produiront pas.
  • Si nous supposons que le moteur était initialement en mouvement, le rotor va commencer à ralentir, à la traîne derrière le champ magnétique, ce qui signifie que les tiges se déplaceront par rapport au champ magnétique, que la force électromotrice et la force motrice recommenceront à augmenter, c'est-à-dire que la rotation reprendra.
  • La description donnée est plutôt brute. En réalité, le rotor d'un moteur asynchrone ne peut jamais rattraper la vitesse de rotation du champ magnétique, il tourne donc régulièrement.
  • Le niveau de glissement est également variable et peut varier de 0 à 1 ou, en d'autres termes, de 0 à 100%. Si le glissement est proche de 0, ce qui correspond au mode de ralenti du moteur, le rotor ne subira pas de contre-moment. Si la valeur de ce paramètre est proche de 1 (mode court-circuit), le rotor sera fixe.
  • Nous pouvons en conclure que le glissement dépendra directement de la charge mécanique exercée sur l'arbre du moteur et que plus il est grand, plus le coefficient est élevé.
  • Pour les moteurs asynchrones de moyenne et faible puissance, le coefficient de glissement admissible est compris entre 2 et 8%.

Nous avons déjà écrit qu’un tel moteur convertissait l’énergie électrique des enroulements du stator en cinétique, mais il faut comprendre que ces forces ne sont pas égales les unes aux autres. Une perte d'hystérésis, d'échauffement, de friction et de courants de Foucault se produit toujours pendant la conversion.

Cette partie de l'énergie étant dissipée sous forme de chaleur, le moteur est équipé d'un ventilateur pour le refroidissement.

Puissance du moteur

Voyons maintenant comment un moteur alternatif asynchrone est connecté.

  • Nous avons déjà brièvement décrit la façon dont le courant circule dans un réseau triphasé, mais les avantages d’une telle puissance par rapport à des analogiques monophasés ou biphasés ne sont pas tout à fait clairs.
  • Tout d’abord, on peut noter l’efficacité du système avec une telle connexion.
  • Il se caractérise également par une grande efficacité.

Les phases sont connectées au bobinage du stator selon certains schémas, appelés étoile et triangle, chacun ayant ses propres caractéristiques. Ces connexions peuvent être faites à la fois à l'intérieur du moteur et à l'extérieur dans la boîte de jonction. Dans le premier cas, trois fils sortent du boîtier et six dans le second.

Pour une meilleure compréhension des principes des régimes de travail, introduisons quelques concepts:

  1. Phase voltage - tension dans une phase, c'est-à-dire la différence de potentiel entre ses extrémités.
  2. La tension de ligne est la différence entre les potentiels de différentes phases.

Ces valeurs sont très importantes car elles permettent de calculer la consommation électrique du moteur électrique.

Voici les formules destinées à cela:

Ces formules de calcul de la puissance du moteur sont valables pour une connexion en étoile et en triangle. Cependant, il faut toujours garder à l'esprit que le fait de connecter le même moteur de différentes manières aura une incidence sur sa consommation d'énergie.

Et si la consommation d'énergie ne correspond pas aux paramètres du moteur, l'enroulement du stator peut fondre et l'unité va immédiatement tomber en panne.

Pour mieux comprendre cela, analysons un exemple illustratif:

  • Imaginez un moteur connecté en étoile qui est connecté au courant alternatif. La tension de ligne sera de 380V et la phase 220V. Il consomme en même temps 1A.
  • Nous calculons la puissance: 1,73 * 380 * 1 = 658 W - 1,73 est la racine de 3.
  • Si vous modifiez le schéma de câblage en un triangle, vous obtenez ce qui suit. La tension de ligne restera inchangée et sera de 380V, mais la tension de phase (calculée par la première formule) augmentera et deviendra la même valeur de 380V.
  • L'augmentation de la tension de phase à la racine de 3 fois entraînera une augmentation du courant de phase par le même nombre de fois. Autrement dit, il sera égal non pas à 1, mais à 1,73 * 1,73, ce qui correspond approximativement à 3
  • Nous répétons le calcul de puissance: 1,73 * 380 * 3 = 1975 W.

Comme le montre l'exemple, la consommation d'énergie est devenue beaucoup plus importante et si le moteur n'est pas conçu pour fonctionner dans ce mode, il s'étouffera inévitablement.

Connexion d'un moteur asynchrone triphasé à un réseau monophasé

Après avoir examiné le principe de fonctionnement d’un moteur à courant alternatif asynchrone triphasé, il est clair que sa connexion directe à des réseaux publics, dans lesquels une phase «règne», n’est pas si simple. Il est possible de réaliser une telle connexion en appliquant des éléments de déphasage.

Avec cette connexion, le moteur peut fonctionner dans deux modes:

  1. La première n’est pas différente du travail des moteurs monophasés (voir figures a, b et d, où l’enroulement de départ est appliqué). Avec ce mode de fonctionnement, le moteur ne peut produire que 40 à 50% de sa puissance nominale.
  2. Le second (v, d, e) est un mode de moteur à condensateur dans lequel l’unité est capable de fournir jusqu’à 80% de la puissance (un condensateur fonctionnant en permanence est inclus dans le circuit).

Astuce! La capacité du condensateur est calculée par des formules spéciales, selon le schéma choisi.

Comment contrôler le moteur

La commande d'un moteur alternatif asynchrone peut être mise en œuvre de trois manières:

  • Connexion directe au secteur - des démarreurs magnétiques sont utilisés à cet effet. Ils permettent de mettre en œuvre des modes de fonctionnement de moteur irréversibles et réversibles. Nous pensons que la différence est claire: dans le second cas, le moteur ne tourne pas dans une autre direction. L'inconvénient de cette connexion est qu'il existe de forts courants de démarrage dans le circuit, ce qui n'est pas très bon pour l'unité elle-même. Le prix d'un tel appareil sera le plus bas
  • Démarrage en douceur du moteur - de tels dispositifs de contrôle sont utilisés lorsque vous avez besoin de la possibilité de régler la vitesse de rotation de l'arbre au démarrage du moteur. Le dispositif représenté réduit les courants d'appel, protégeant ainsi le moteur des courants d'appel élevés. Il permet un démarrage et un arrêt en douceur de la tige.
  • La connexion la plus coûteuse et la plus difficile d’un moteur électrique est l’utilisation d’un convertisseur de fréquence. Cette solution est utilisée lorsqu'il est nécessaire d'ajuster la vitesse de rotation de l'arbre du moteur, pas seulement pendant le démarrage et le freinage. Cet appareil est capable de changer la fréquence et la tension du courant fourni au moteur.
  • Son application présente les avantages suivants: premièrement, la consommation électrique du moteur est réduite; deuxièmement, comme le démarreur progressif, le moteur est protégé contre les surcharges inutiles, ce qui a un effet bénéfique sur son état et sa durée de vie.

Les convertisseurs de fréquence peuvent implémenter les méthodes de contrôle suivantes:

  1. Contrôle de type scalaire. Le plus simple et le moins coûteux à mettre en œuvre, avec une réponse lente aux modifications de la charge du réseau et une petite plage d’ajustements, sous forme de défauts. Pour cette raison, un tel contrôle n'est applicable que lorsque le changement de charge se produit conformément à une certaine loi, par exemple, le changement de mode dans un sèche-cheveux.
  2. Type de vecteur de bureau. Ce schéma est utilisé lorsqu'il est nécessaire de prévoir un contrôle indépendant de la rotation du moteur électrique, par exemple dans un ascenseur. Il vous permet de garder la même vitesse, même en cas de modification des paramètres de charge.

Moteur asynchrone à rotor de phase

Jusqu'au moment où les convertisseurs de fréquence se sont généralisés, les moteurs asynchrones de forte et moyenne puissance ont été fabriqués avec un rotor de phase. Cette conception confère au moteur les meilleures propriétés pour un démarrage en douceur et un réglage de la vitesse. Cependant, ces unités sont beaucoup plus difficiles en termes de structure.

  • Le stator d'un tel moteur n'est pas différent de celui installé dans les moteurs à rotor à cage d'écureuil, mais le rotor lui-même est différent.
  • Comme le stator, il possède un enroulement triphasé, relié par une "étoile" aux bagues collectrices. Le bobinage s'insère dans les rainures du noyau en acier, duquel il est isolé.
  • Les bagues de contact sont reliées par des brosses en graphite à une résistance de démarrage ou de réglage triphasée avec laquelle le rotor est démarré.
  • Les rhéostats sont métalliques et liquides. Les premiers (ils sont également appelés fil) sont actionnés par paliers. Ils sont commandés par une commutation mécanique des poignées du contrôleur, ou automatiquement, à l'aide d'un contrôleur à entraînement électrique. Ces derniers sont des récipients à électrolyte dans lesquels les électrodes sont abaissées. Changer la résistance d'un tel rhéostat est dû à la profondeur de leur immersion.

Intéressant à savoir! Certains modèles de ADFR, afin d’augmenter l’efficacité et la durée de vie des balais, soulèvent les balais et ferment les bagues après le démarrage du rotor, au moyen d’un mécanisme de court-circuit.

À ce jour, les appareils à rotors de phase ne sont pratiquement pas utilisés, car ils sont effectivement remplacés par des moteurs à induction à cage d'écureuil, équipés d'un convertisseur de fréquence.

Sur ce résumé. Nous avons appris la structure d'un moteur triphasé asynchrone et son principe de fonctionnement. Le matériel destiné à la plupart des lecteurs sera théorique, mais nous pensons qu'il sera toujours intéressant. Si vous avez besoin d’apprendre à réparer un moteur alternatif asynchrone, lisez l’article précédent sur notre site Web. Il vous sera donné une instruction sur l'analyse, et il est dit que vous pouvez diagnostiquer et réparer vous-même, sans contacter l'atelier. Nous vous recommandons également de visionner la vidéo que nous avons prise.