Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone

  • Outil

Le moteur électrique est conçu pour convertir, avec de faibles pertes, l'énergie électrique en énergie mécanique.

Nous proposons d’examiner le principe de fonctionnement d’un moteur électrique asynchrone à rotor à cage, triphasé et monophasé, ainsi que ses schémas de conception et de câblage.

La structure du moteur

Les principaux éléments d’un moteur électrique sont le stator, le rotor, leurs enroulements et leur noyau magnétique.

La conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique se produit dans la partie tournante du moteur - le rotor.

Dans un moteur à courant alternatif, le rotor reçoit de l'énergie non seulement du fait du champ magnétique, mais également de l'induction. Ainsi, ils sont appelés moteurs asynchrones. Ceci peut être comparé à l'enroulement secondaire d'un transformateur. Ces moteurs asynchrones sont également appelés transformateurs rotatifs. Le plus souvent, des modèles conçus pour l'inclusion en trois phases.

Conception de moteur asynchrone

Le sens de rotation du moteur électrique est déterminé par la règle du vrille gauche: il démontre la relation entre le champ magnétique et le conducteur.

La deuxième loi très importante est Faraday:

  1. La force électromotrice est induite dans le bobinage, mais le flux électromagnétique change avec le temps.
  2. La magnitude de la force électromotrice induite est directement proportionnelle à la vitesse de changement du flux électrique.
  3. La direction de la FEM empêche le courant.

Principe de fonctionnement

Lorsque la tension est appliquée aux enroulements statoriques fixes, cela crée un effet magnétique dans le stator. Si une tension alternative est appliquée, le flux magnétique créé par celle-ci change. Ainsi, le stator modifie le champ magnétique et le rotor reçoit les flux magnétiques.

Ainsi, le rotor du moteur électrique reçoit ces flux du stator et, par conséquent, tourne. C'est le principe de base du fonctionnement et du glissement des machines asynchrones. De ce qui précède, il convient de noter que le flux magnétique du stator (et sa tension) doit être égal au courant alternatif pour la rotation du rotor, de sorte que la machine asynchrone ne puisse fonctionner que sur le secteur.

Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone

Lorsque ces moteurs agissent en tant que générateurs, ils génèrent directement du courant alternatif. Dans le cas d'un tel travail, le rotor tourne à l'aide de moyens externes, par exemple une turbine. Si le rotor possède un magnétisme résiduel, c'est-à-dire des propriétés magnétiques qu'il conserve en tant qu'aimant à l'intérieur du matériau, il crée alors un flux variable dans l'enroulement statorique fixe. Donc, cet enroulement de stator recevra une tension induite selon le principe de l'induction.

Les génératrices à induction sont utilisées dans les petits magasins et les ménages pour apporter un soutien nutritionnel supplémentaire. Elles sont les moins chères en raison de leur facilité d’installation. Ces derniers temps, ils sont largement utilisés par les populations des pays où les machines électriques perdent de la puissance en raison de chutes de tension constantes sur le réseau de distribution. La plupart du temps, le rotor tourne avec un petit moteur diesel connecté à un générateur de tension alternative asynchrone.

Comment le rotor tourne

Le flux magnétique rotatif traverse l'entrefer entre le stator, le rotor et l'enroulement des conducteurs fixes dans le rotor. Cet écoulement en rotation crée une tension dans les conducteurs du rotor, forçant ainsi la force électromotrice à être induite dans ceux-ci. Conformément à la loi d'induction électromagnétique de Faraday, c'est ce mouvement relatif entre le flux magnétique tournant et les enroulements fixes du rotor, qui excite le champ électromagnétique et constitue la base de la rotation.

Un moteur avec un rotor à cage d'écureuil dans lequel les conducteurs du rotor forment un circuit fermé, à la suite duquel une force électromotrice y induit un courant, la direction est donnée par la loi de la lentille et est de nature à contrecarrer la cause de son apparition. Le mouvement relatif du rotor entre le flux magnétique en rotation et le conducteur fixe est son action sur la rotation. Ainsi, afin de réduire la vitesse relative, le rotor commence à tourner dans le même sens que le flux en rotation sur les enroulements du stator, en essayant de le rattraper. La fréquence de la force électromotrice induite est la même que la fréquence de l'alimentation.

Moteurs à induction Ridge

Lorsque la tension d'alimentation est basse, l'excitation des enroulements du rotor court-circuité ne se produit pas. En effet, lorsque le nombre de dents du stator et le nombre de dents du rotor sont égaux, il en résulte une fixation magnétique entre le stator et le rotor. Ce contact physique est par ailleurs appelé blocage dentaire ou blocage magnétique. Ce problème peut être résolu en augmentant le nombre de fentes dans le rotor ou le stator.

Connexion

Le moteur asynchrone peut être arrêté en échangeant simplement deux des broches du stator. Il est utilisé lors de situations d'urgence. Après cela, il change le sens du flux en rotation, ce qui produit un couple, provoquant ainsi une coupure de l'alimentation du rotor. C'est ce qu'on appelle le freinage en opposition de phase.

Vidéo: Comment fonctionne un moteur asynchrone

Pour que cela ne se produise pas dans un moteur asynchrone monophasé, il est nécessaire d'utiliser un dispositif à condensateur.

Il doit être connecté au bobinage de départ, mais il doit être calculé à l'avance. Formule

QC = Uavec I 2 = U 2 I 2 / sin 2

Circuit: Connexion d'un moteur asynchrone

Il en résulte que les machines électriques à courant alternatif de type biphasé ou monophasé doivent être alimentées avec des condensateurs d'une puissance égale à la puissance du moteur elle-même.

Analogie d'embrayage

Compte tenu du principe de fonctionnement d’un moteur électrique asynchrone utilisé dans les machines industrielles et de ses caractéristiques techniques, il convient de mentionner l’embrayage en rotation d’un embrayage mécanique. Le couple sur l'arbre d'entraînement doit être égal au couple sur l'arbre entraîné. En outre, il convient de souligner que ces deux points sont identiques, car le couple du convertisseur linéaire est causé par un frottement entre les disques à l'intérieur de l'accouplement lui-même.

Embrayage électromagnétique

Un principe de fonctionnement similaire et le moteur de traction avec un rotor de phase. Le système d’un tel moteur est composé de huit pôles (dont 4 de base et 4 supplémentaires) et de noyaux. Les bobines de cuivre sont situées aux pôles principaux. La rotation d'un tel mécanisme est obligé d'engrenage, qui reçoit le couple de l'arbre d'induit, également appelé le noyau. La connexion au réseau se fait par quatre câbles flexibles. L'objectif principal d'un moteur électrique multipolaire est de mettre en mouvement des machines lourdes: locomotives diesel, tracteurs, moissonneuses-batteuses et, dans certains cas, des machines-outils.

Forces et faiblesses

Le dispositif du moteur asynchrone est presque universel, mais ce mécanisme a aussi ses avantages et ses inconvénients.

Avantages des moteurs à induction AC:

  1. La conception est une forme simple.
  2. Faible coût de production.
  3. Fiable et pratique pour gérer le design.
  4. Pas capricieux en opération.
  5. Schéma de contrôle simple

L'efficacité de ces moteurs est très élevée, car il n'y a pas de perte de friction et un facteur de puissance relativement élevé.

Inconvénients des moteurs à induction AC:

  1. Le contrôle de la vitesse sans perte de puissance n'est pas possible.
  2. Si la charge augmente, le moment diminue.
  3. Point de départ relativement petit.

Moteur asynchrone triphasé

Moteur asynchrone triphasé avec cage d'écureuil

Conception de moteur asynchrone

Le moteur électrique asynchrone triphasé, ainsi que tout moteur électrique, se compose de deux parties principales: le stator et le rotor. Stator - partie fixe, rotor - partie en rotation. Le rotor est situé à l'intérieur du stator. Il existe une petite distance entre le rotor et le stator, appelée entrefer, généralement de 0,5 à 2 mm.

Le stator est constitué d'un boîtier et d'un noyau avec un enroulement. Le noyau du stator est assemblé à partir d’acier technique en feuille mince, d’une épaisseur généralement de 0,5 mm, recouvert d’un vernis isolant. La structure centrale du noyau contribue à une réduction significative des courants de Foucault générés au cours du processus d’inversion magnétique du noyau par un champ magnétique tournant. Les enroulements du stator sont situés dans les fentes du noyau.

Le rotor est constitué d'un noyau avec un enroulement court-circuité et un arbre. Le noyau du rotor a également une conception stratifiée. Dans ce cas, les tôles de rotor ne sont pas vernies, le courant ayant une faible fréquence et le film d'oxyde suffisant pour limiter les courants de Foucault.

Le principe de fonctionnement. Champ magnétique rotatif

Le principe de fonctionnement d'un moteur électrique asynchrone triphasé repose sur la capacité d'un enroulement triphasé, lorsqu'il est activé dans un réseau triphasé, à créer un champ magnétique tournant.

Le champ magnétique rotatif est le concept de base des moteurs électriques et des générateurs.

La fréquence de rotation de ce champ, ou fréquence de rotation synchrone, est directement proportionnelle à la fréquence du courant alternatif f1 et est inversement proportionnel au nombre de paires de pôles p d’un enroulement triphasé.

  • où n1 - la fréquence de rotation du champ magnétique du stator, tours par minute,
  • f1 - fréquence du courant alternatif, Hz,
  • p est le nombre de paires de pôles

Le concept de champ magnétique tournant

Pour mieux comprendre le phénomène de champ magnétique tournant, considérons un enroulement triphasé simplifié à trois tours. Le courant traversant le conducteur crée un champ magnétique autour de lui. La figure ci-dessous montre le champ créé par un courant alternatif triphasé à un moment donné.

Les composants du courant alternatif changeront avec le temps, ce qui modifiera le champ magnétique créé par eux. Dans ce cas, le champ magnétique résultant de l'enroulement triphasé adoptera une orientation différente, tout en conservant la même amplitude.

Action d'un champ magnétique tournant sur une bobine fermée

Nous plaçons maintenant un conducteur fermé dans un champ magnétique en rotation. Selon la loi de l'induction électromagnétique, une modification du champ magnétique entraînera l'apparition d'une force électromotrice (CEM) dans un conducteur. À son tour, la FEM provoquera un courant dans le conducteur. Ainsi, dans un champ magnétique, il y aura un conducteur fermé avec un courant, sur lequel, conformément à la loi d'Ampère, la force agira, à la suite de quoi le circuit commencera à tourner.

Moteur à induction à rotor à cage d'écureuil

Un moteur électrique asynchrone fonctionne également selon ce principe. Au lieu d'un cadre avec un courant dans un moteur asynchrone, il existe un rotor à cage d'écureuil ressemblant à une roue d'écureuil en construction. Un rotor court-circuité est constitué de tiges court-circuitées aux extrémités des anneaux.

Un courant alternatif triphasé, traversant les enroulements du stator, crée un champ magnétique tournant. Ainsi, comme décrit précédemment, un courant sera induit dans les barres du rotor, ce qui entraînera la rotation du rotor. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez remarquer la différence entre les courants induits dans les barres. Cela est dû au fait que l'amplitude de la modification du champ magnétique diffère selon les paires de barres, en raison de leur emplacement différent par rapport au champ. Le changement de courant dans les barres changera avec le temps.

Vous remarquerez peut-être également que les tiges du rotor sont inclinées par rapport à l'axe de rotation. Ceci est fait afin de réduire les harmoniques les plus hautes de la FEM et de supprimer l’ondulation du moment. Si les tiges étaient orientées le long de l'axe de rotation, il se produirait un champ magnétique pulsé du fait que la résistance magnétique de l'enroulement est beaucoup plus élevée que la résistance magnétique des dents du stator.

Slip moteur asynchrone. Vitesse du rotor

La particularité d’un moteur à induction est que la vitesse du rotor n2 inférieure à la fréquence de rotation synchrone du champ magnétique du stator n1.

Ceci s'explique par le fait que la FEM dans les tiges d'enroulement du rotor n'est induite que lorsque la vitesse de rotation est inégale.21. La fréquence de rotation du champ stator par rapport au rotor est déterminée par la fréquence de glissement ns= n1-n2. Le décalage du rotor par rapport au champ tournant du stator est caractérisé par une valeur relative s, appelée glissement:

  • où s est le glissement du moteur asynchrone,
  • n1 - la fréquence de rotation du champ magnétique du stator, tours par minute,
  • n2 - vitesse du rotor, tours par minute,

Prenons le cas où la vitesse du rotor coïncidera avec la fréquence de rotation du champ magnétique du stator. Dans ce cas, le champ magnétique relatif du rotor sera constant, de sorte que des champs électromagnétiques ne seront pas créés dans les barres du rotor et que, par conséquent, le courant ne sera pas généré. Cela signifie que la force agissant sur le rotor sera nulle. Donc, le rotor va ralentir. Après cela, un champ magnétique alternatif agira à nouveau sur les tiges du rotor, ainsi le courant et la force induits augmenteront. En réalité, le rotor d'un moteur électrique asynchrone n'atteindra jamais la vitesse de rotation du champ magnétique du stator. Le rotor tournera à une certaine vitesse légèrement inférieure à la vitesse synchrone.

Le moteur à induction à glissement peut varier de 0 à 1, c’est-à-dire de 0 à 100%. Si s

0, cela correspond au mode de ralenti, lorsque le rotor du moteur ne subit pratiquement pas le moment opposé; si s = 1 - mode de court-circuit dans lequel le rotor du moteur est à l'arrêt (n2 = 0). Le glissement dépend de la charge mécanique sur l'arbre du moteur et augmente avec sa croissance.

Le glissement correspondant à la charge nominale du moteur s'appelle le glissement nominal. Pour les moteurs asynchrones de faible et moyenne puissance, le glissement nominal varie de 8% à 2%.

Conversion d'énergie

Un moteur asynchrone convertit l'énergie électrique fournie aux enroulements du stator en énergie mécanique (rotation de l'arbre du rotor). Mais les puissances d'entrée et de sortie ne sont pas égales, comme lors de la conversion, des pertes d'énergie se produisent: pertes par frottement, échauffement, courants de Foucault et hystérésis. Cette énergie est dissipée sous forme de chaleur. Par conséquent, le moteur asynchrone a un ventilateur pour le refroidissement.

Connexion moteur asynchrone

Courant alternatif triphasé

Le réseau électrique alternatif triphasé est le plus largement distribué parmi les systèmes de transport d'énergie électrique. Le principal avantage d'un système triphasé par rapport aux systèmes monophasés et biphasés est son efficacité. Dans un circuit triphasé, l'énergie est transmise par trois fils et les courants circulant dans des fils différents sont décalés les uns par rapport aux autres, déphasés de 120 °, tandis que les forces électromotrices sinusoïdales à différentes phases ont la même fréquence et la même amplitude.

Étoile et triangle

L'enroulement triphasé du stator du moteur électrique est connecté selon le schéma "étoile" ou "triangle", en fonction de la tension d'alimentation du réseau. Les extrémités de l'enroulement triphasé peuvent être: connectées à l'intérieur du moteur électrique (trois fils sortent du moteur), sorties (six fils sortent), introduites dans la boîte de jonction (six fils sortent de la boîte, trois hors de la boîte).

Tension de phase - différence de potentiel entre le début et la fin d'une phase. Une autre définition: la tension de phase est la différence de potentiel entre un fil de ligne et un neutre.

Tension de ligne - la différence de potentiel entre deux fils linéaires (entre phases).

Dispositif et principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone

Les moteurs électriques asynchrones (AD) sont largement utilisés dans l'économie nationale. Selon différentes sources, jusqu'à 70% de toute l'énergie électrique convertie en énergie mécanique de mouvement de rotation ou de translation est consommée par un moteur asynchrone. L'énergie électrique en énergie mécanique de translation est convertie par des moteurs électriques asynchrones linéaires, largement utilisés en propulsion électrique, pour la réalisation d'opérations technologiques. L'utilisation généralisée de la pression artérielle est associée à un certain nombre d'avantages. Les moteurs asynchrones sont les plus simples en termes de conception et de fabrication, fiables et les moins chers de tous les types de moteurs électriques. Ils ne disposent pas d'un collecteur de brosses ni d'un collecteur de courant coulissant, ce qui, en plus d'une fiabilité élevée, garantit des coûts d'exploitation minimaux. Selon le nombre de phases d'alimentation, on distingue les moteurs asynchrones triphasés et monophasés. Un moteur asynchrone triphasé peut, dans certaines conditions, remplir ses fonctions avec succès même s’il est alimenté par un réseau monophasé. HELL est largement utilisé non seulement dans l'industrie, la construction, l'agriculture, mais aussi dans le secteur privé, dans la vie quotidienne, dans les ateliers à domicile, dans les parcelles de jardin. Les moteurs asynchrones monophasés entraînent des machines à laver, des ventilateurs, des petites machines à bois, des outils électriques et des pompes d'alimentation en eau. Le plus souvent, la pression artérielle triphasée est utilisée pour réparer ou créer des mécanismes et des dispositifs de fabrication industrielle ou de conception industrielle. Et le concepteur peut disposer d'un réseau monophasé et triphasé. Il y a des problèmes de calcul de puissance et de choix d'un moteur pour tel ou tel cas, choisir le circuit de commande le plus rationnel d'un moteur asynchrone, calculer des condensateurs assurant le fonctionnement d'un moteur asynchrone triphasé en mode monophasé, sélectionner une section et le type de fils, des dispositifs de commande et de protection. Ce type de problèmes pratiques est consacré au livre proposé au lecteur. Le livre fournit également une description du dispositif et du principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone, les rapports de conception de base des moteurs en mode triphasé et monophasé.

Dispositif et principe de fonctionnement de moteurs électriques asynchrones

1. Moteur asynchrone triphasé

Le moteur asynchrone triphasé traditionnel (AD), qui assure un mouvement de rotation, est une machine électrique composée de deux parties principales: un stator fixe et un rotor tournant sur l'arbre du moteur. Le stator du moteur consiste en un cadre dans lequel est inséré un noyau de stator électromagnétique, comprenant un noyau magnétique et un enroulement de stator réparti triphasé. Le but du noyau est de magnétiser une machine ou de créer un champ magnétique tournant. Le noyau magnétique du stator est constitué de tôles (de 0,28 à 1 mm) isolées les unes des autres, estampées dans un acier électrique spécial. Dans les feuilles, il y a une zone dentée et un joug (Fig. 1.a). Les feuilles sont assemblées et fixées de manière à ce que les dents et les rainures du stator soient formées dans le noyau magnétique (Fig. 1.b). Le circuit magnétique est une petite résistance magnétique pour le flux magnétique généré par l'enroulement du stator et, en raison du phénomène de magnétisation, ce flux augmente.

Fig. 1 noyau d'aimant de stator

Un enroulement de stator triphasé réparti est placé dans les rainures du circuit magnétique. Le bobinage dans le cas le plus simple consiste en des bobines triphasées dont les axes sont décalés de 120 ° dans l'espace les uns des autres. Les bobines de phase sont interconnectées par une étoile ou un triangle (Fig. 2).

Fig 2. Schémas de connexion des enroulements de phase d'un moteur asynchrone triphasé en étoile et en triangle

Des informations plus détaillées sur les schémas de connexion et les symboles pour les débuts et les extrémités des enroulements sont présentées ci-dessous. Le rotor du moteur est constitué d’un noyau magnétique, également assemblé à partir de tôles d’acier estampées, dans lequel sont creusées des gorges dans lesquelles se trouve l’enroulement du rotor. Il existe deux types d'enroulements de rotor: en phase et en court-circuit. L'enroulement de phase est similaire à l'enroulement de stator, connecté en étoile. Les extrémités de l'enroulement du rotor sont connectées ensemble et isolées, et le début est attaché aux bagues de contact situées sur l'arbre du moteur. Des bagues fixes sont superposées sur les bagues collectrices, isolées les unes des autres et de l'arbre du moteur et tournant conjointement avec le rotor, auquel des circuits externes sont raccordés. Cela permet, en modifiant la résistance du rotor, de réguler la vitesse de rotation du moteur et de limiter les courants de démarrage. Le type d'enroulement court-circuité le plus utilisé est celui des "cellules d'écureuil". L'enroulement du rotor des gros moteurs comprend des tiges en laiton ou en cuivre, qui sont enfoncées dans les gorges, et des bagues à extrémité courte sont installées le long des extrémités, auxquelles les tiges sont soudées ou soudées. Pour les BP série à faible et moyenne puissance, l’enroulement du rotor est fabriqué par moulage sous pression d’un alliage d’aluminium. En même temps, des baguettes 2 et des bagues de court-circuit 4 avec des ailes de ventilateur sont moulées simultanément dans le boîtier du rotor 1 pour améliorer les conditions de refroidissement du moteur, puis le boîtier est pressé sur l'arbre 3. (Fig. 3). Dans la section réalisée sur cette figure, les profils des gorges, des dents et des tiges de rotor sont visibles.

Fig. 3. Moteur asynchrone à rotor avec enroulement en court-circuit

Une vue générale d'une série de moteurs asynchrones 4A est présentée à la Fig. 4 [2]. Le rotor 5 est pressé sur l'arbre 2 et monté sur les paliers 1 et 11 dans l'alésage du stator dans les blindages de palier 3 et 9, qui sont fixés aux extrémités du stator 6 des deux côtés. Fixez la charge à l'extrémité libre de l'arbre 2. À l’autre extrémité de l’arbre, le ventilateur 10 est renforcé (le moteur de la version fermée soufflée), qui est fermé par un capuchon 12. Le ventilateur assure un dégagement de chaleur plus intense du moteur afin d’atteindre la capacité de charge correspondante. Pour un meilleur transfert de chaleur, le lit est moulé avec des nervures 13 sur presque toute la surface du lit. Le stator et le rotor sont séparés par un intervalle d'air qui varie de 0,2 à 0,5 mm pour les machines de faible puissance. Pour attacher le moteur aux fondations, au cadre ou directement au mécanisme mis en mouvement sur le cadre, des pattes 14 avec des trous de montage sont fournies. Des moteurs à brides sont également disponibles. Dans de telles machines, sur l'un des supports de palier (généralement du côté de l'arbre), une bride est utilisée pour connecter le moteur au mécanisme de travail.

Fig. 4. Vue générale du moteur asynchrone série 4A

Des moteurs ayant à la fois des pattes et une bride sont également produits. Les dimensions d'installation des moteurs (la distance entre les trous sur les jambes ou les brides), ainsi que leurs hauteurs d'axe de rotation, sont normalisées. La hauteur de l'axe de rotation est la distance entre le plan sur lequel se trouve le moteur et l'axe de rotation de l'arbre du rotor. Les hauteurs des axes de rotation de moteurs de petite puissance: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Le principe de fonctionnement des moteurs asynchrones triphasés

Il a été noté ci-dessus que l'enroulement triphasé du stator sert à magnétiser la machine ou à créer un champ magnétique rotatif du moteur. Le principe du moteur à induction repose sur la loi de l'induction électromagnétique. Le champ magnétique tournant du stator coupe les conducteurs de l'enroulement du rotor court-circuité, ce qui induit dans ce dernier une force électromotrice provoquant la circulation d'un courant alternatif dans l'enroulement du rotor. Le courant du rotor crée son propre champ magnétique, son interaction avec le champ magnétique tournant du stator entraîne la rotation du rotor après les champs. L'idée du fonctionnement du moteur asynchrone est illustrée plus clairement par l'expérience simple démontrée par l'académicien français Arago au XVIIIe siècle (Fig. 5). Si l'aimant en forme de fer à cheval tourne à une vitesse constante près d'un disque en métal situé librement sur l'axe, le disque commencera à tourner après l'aimant à une certaine vitesse inférieure à la vitesse de rotation de l'aimant.

Fig. 5. Expérience Arago, expliquant le principe du moteur asynchrone

Ce phénomène s’explique par la loi de l’induction électromagnétique. Lorsque les pôles magnétiques se déplacent près de la surface du disque, une force électromotrice est induite dans les contours situés sous le pôle et des courants apparaissent, créant un champ magnétique du disque. Un lecteur qui a du mal à imaginer des contours conducteurs dans un disque solide peut représenter un disque sous la forme d’une roue avec de nombreux rayons conducteurs reliés par une jante et un manchon. Deux rayons, ainsi que les segments de la jante et des bagues les reliant, constituent un contour élémentaire. Le champ du disque est couplé au champ des pôles d'un aimant permanent en rotation et le disque est entraîné par son propre champ magnétique. Évidemment, la plus grande force électromotrice sera induite dans les contours du disque lorsque celui-ci est immobile, et inversement, la plus petite lorsqu'elle est proche de la vitesse de rotation du disque. En ce qui concerne un véritable moteur asynchrone, nous notons que l’enroulement de rotor court-circuité peut être assimilé à un disque et l’enroulement de stator à noyau magnétique - à un aimant rotatif. Cependant, la rotation du champ magnétique dans le stator fixe a est due à un système triphasé de courants qui circulent dans un enroulement triphasé avec un déphasage spatial.

Dispositif, principe d'action du moteur asynchrone

Un moteur asynchrone est une machine à courant alternatif. Le mot "asynchrone" signifie non simultané. Dans ce cas, on entend que dans les moteurs asynchrones, la fréquence de rotation du champ magnétique diffère de la fréquence de rotation du rotor. Les pièces principales de la machine sont le stator et le rotor, séparés l'un de l'autre par un intervalle d'air uniforme.

Fig.1. Moteurs Asynchrones

Le stator est une partie fixe de la machine (Fig. 1, a). Afin de réduire les pertes par courants de Foucault, son noyau est assemblé à partir de tôles d'acier électro-pressées d'une épaisseur comprise entre 0,35 et 0,5 mm, isolées les unes des autres par une couche de vernis. Un enroulement est posé dans les fentes du circuit magnétique du stator. Dans les moteurs triphasés, le bobinage est triphasé. Les phases de l'enroulement peuvent être connectées en étoile ou en triangle, en fonction de la magnitude de la tension du réseau.

Le rotor est une partie tournante du moteur. Le noyau magnétique du rotor est un cylindre constitué de tôles embouties en acier électrique (Fig. 1, b. C). Dans les fentes du rotor est placé enroulement, selon le type d'enroulement, les rotors des moteurs asynchrones sont divisés en court-circuités et en phase (avec bagues collectrices). Un enroulement court-circuité est constitué par des tiges de cuivre ou d’aluminium non isolées (Fig. 1, d) connectées aux extrémités des anneaux du même matériau («cage d’écureuil»).

Au niveau du rotor de phase (voir la figure 1, c), dans les fentes du circuit magnétique, se trouve un enroulement triphasé dont les phases sont connectées par une étoile. Les extrémités libres des phases de l'enroulement sont reliées à trois bagues collectrices en cuivre montées sur l'arbre du moteur. Les bagues sont isolées les unes des autres et de l’arbre. Aux anneaux pressés des brosses en carbone ou en cuivre-graphite. Grâce aux bagues de contact et aux balais dans le bobinage du rotor, vous pouvez activer un rhéostat de démarrage et de réglage triphasé.

La conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique dans un moteur asynchrone est réalisée au moyen d'un champ magnétique tournant. Un champ magnétique tournant est un flux constant, tournant dans l'espace avec une vitesse angulaire constante.

Les conditions nécessaires à l'excitation d'un champ magnétique tournant sont les suivantes:

- décalage spatial des axes des bobines de stator,

- décalage temporel des courants dans les bobines de stator.

La première exigence est satisfaite par l'emplacement approprié des bobines d'aimantation sur le noyau magnétique du stator. L'axe de phase de l'enroulement est décalé dans l'espace d'un angle de 120º. La deuxième condition est assurée par l'alimentation des bobines de stator d'un système de tension triphasé.

Lorsque le moteur est mis en marche dans un réseau triphasé, un système de courants de même fréquence et de même amplitude est établi dans l'enroulement du stator, dont les changements périodiques sont effectués les uns par rapport aux autres avec un retard d'un tiers de la période.

Les courants des phases de l'enroulement créent un champ magnétique en rotation par rapport au stator avec une fréquence n1. tr / min, qui s'appelle la vitesse du moteur synchrone:

où f1 - fréquence du secteur, Hz;

p est le nombre de paires de pôles du champ magnétique.

Avec la fréquence de courant de réseau standard Hz, la fréquence de rotation de champ selon la formule (1) et en fonction du nombre de paires de pôles a les valeurs suivantes:

En rotation, le champ croise les conducteurs des enroulements du rotor, induisant une emf en eux. Lorsque l'enroulement du rotor est fermé, le champ électromagnétique crée des courants; lors de l'interaction avec un champ magnétique tournant, un moment électromagnétique tournant se produit. La fréquence de rotation du rotor en mode moteur de la machine asynchrone est toujours inférieure à la fréquence de rotation du champ, c'est-à-dire le rotor est en retard sur le champ tournant. Ce n'est que dans cette condition que les CEM induits dans les conducteurs du rotor, le courant circule et un couple est créé. Le phénomène de décalage du rotor dû au champ magnétique est appelé glissement. Le degré de retard du rotor par rapport au champ magnétique est caractérisé par l’ampleur du glissement relatif

où n2 - vitesse du rotor, tours par minute

Pour les moteurs asynchrones, le glissement peut varier de 1 (démarrage) à une valeur proche de 0 (inactif).

185.154.22.117 © studopedia.ru n'est pas l'auteur des documents publiés. Mais offre la possibilité d'une utilisation gratuite. Y a-t-il une violation du droit d'auteur? Écris-nous.

Moteur asynchrone - principe de fonctionnement et dispositif

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 'écureuil, 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.

Diapositives 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 asynchrone - principe de fonctionnement et dispositif

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.

Dispositif moteur et principe de fonctionnement

Un moteur électrique est un appareil électrique permettant de convertir de l'énergie électrique en énergie mécanique. Aujourd'hui, les moteurs électriques sont largement utilisés dans l'industrie pour entraîner diverses machines et mécanismes. À la maison, ils sont installés dans une machine à laver, un réfrigérateur, une centrifugeuse, un robot culinaire, des ventilateurs, des rasoirs électriques, etc. Les moteurs électriques mis en mouvement, les dispositifs et mécanismes qui y sont connectés.

Dans cet article, je parlerai des types et des principes de fonctionnement les plus courants des moteurs électriques à courant alternatif, largement utilisés dans les garages, à la maison ou dans les ateliers.

Comment fonctionne un moteur électrique

Le moteur est basé sur l’effet découvert par Michael Faraday en 1821. Il a découvert que, dans l'interaction du courant électrique entre un conducteur et un aimant, une rotation continue pouvait se produire.

Si un cadre est placé dans un champ magnétique vertical dans une position uniforme et qu'un courant le traverse, un champ électromagnétique se formera autour du conducteur, lequel interagira avec les pôles des aimants. D'un cadre sera repoussé, et l'autre est attiré. En conséquence, le cadre se tournera vers une position horizontale dans laquelle l'effet du champ magnétique sur le conducteur sera nul. Pour que la rotation continue, vous devez ajouter un autre cadre en angle ou modifier la direction du courant dans le cadre au moment approprié. Sur la figure, cela se fait à l’aide de deux demi-anneaux qui se raccordent aux plaques de contact de la batterie. En conséquence, après un demi-tour, la polarité change et la rotation se poursuit.

Dans les moteurs électriques modernes, au lieu d'aimants permanents, des bobines d'induction ou des électroaimants sont utilisés pour créer un champ magnétique. Si vous démontez un moteur, vous verrez alors des bobines de fil enroulé recouvertes de vernis isolant. Ces bobines sont l’électroaimant, ou comme on les appelle le bobinage d’excitation.

Dans la vie quotidienne, les mêmes aimants permanents sont utilisés dans les jouets pour enfants à piles.

Dans d'autres moteurs plus puissants, seuls des électroaimants ou des enroulements sont utilisés. La partie tournante avec eux s'appelle le rotor, et la partie fixe est le stator.

Types de moteurs électriques

Aujourd'hui, il existe de nombreux moteurs électriques de conceptions et de types différents. Ils peuvent être divisés par type d’alimentation:

  1. AC alimenté directement à partir du secteur.
  2. DC, alimenté par des piles, des batteries, des alimentations électriques ou d’autres sources CC.

Selon le principe de travail:

  1. Synchrone, dans laquelle il existe un enroulement sur le rotor et un mécanisme à balai pour leur fournir du courant électrique.
  2. Asynchrone, le type de moteur le plus simple et le plus courant. Ils n'ont pas de brosses et d'enroulements sur le rotor.

Un moteur synchrone tourne de manière synchrone avec un champ magnétique qui le fait tourner, et avec un moteur asynchrone, le rotor tourne plus lentement qu'un champ magnétique tournant dans le stator.

Le principe de fonctionnement et le moteur asynchrone de l'appareil

Dans le cas d'un moteur asynchrone, les enroulements du stator sont empilés (il y en aura 3 pour 380 volts), ce qui crée un champ magnétique tournant. Leurs extrémités pour la connexion sont affichées sur un bornier spécial. Les enroulements sont refroidis grâce au ventilateur monté sur l'arbre à l'extrémité du moteur électrique.

Le rotor, qui fait partie intégrante de l'arbre, est constitué de tiges métalliques, qui sont fermées entre elles des deux côtés, d'où son surnom de court-circuit.
Grâce à cette conception, le besoin de maintenance périodique fréquente et de remplacement des brosses d'alimentation actuelles est éliminé, la fiabilité, la durabilité et la fiabilité sont multipliées.

En règle générale, la principale cause de rupture du moteur asynchrone est l'usure des roulements dans lesquels l'arbre tourne.

Le principe de fonctionnement. Pour qu'un moteur asynchrone fonctionne, il est nécessaire que le rotor tourne plus lentement que le champ électromagnétique du stator, ce qui induit l'apparition de CEM (courant électrique) dans le rotor. Ici, la condition importante est que, si le rotor tournait à la même vitesse que le champ magnétique, alors, selon la loi de l'induction électromagnétique, il n'y aurait pas de CEM et donc de rotation. Mais en réalité, à cause du frottement des roulements ou de la charge exercée sur l'arbre, le rotor tournera toujours plus lentement.

Les pôles magnétiques tournent constamment dans les enroulements du moteur et la direction du courant dans le rotor change constamment. À un moment donné, par exemple, la direction des courants dans les enroulements du stator et du rotor est représentée schématiquement sous forme de croix (le courant vient de nous) et de points (le courant nous parvient). Le champ magnétique en rotation est représenté par la ligne pointillée.

Par exemple, comment fonctionne une scie circulaire. Son plus gros chiffre d'affaire est sans charge. Mais dès que nous commençons à couper la planche, la vitesse de rotation diminue et en même temps le rotor commence à tourner plus lentement par rapport au champ électromagnétique et, selon les lois du génie électrique, il commence à induire une valeur EMF encore plus grande. Le courant consommé par le moteur augmente et il commence à fonctionner à pleine puissance. Si la charge sur l'arbre est si importante qu'elle s'arrête, le rotor court-circuité peut être endommagé en raison de la valeur maximale de la force électromotrice induite. C'est pourquoi il est important de choisir le moteur, puissance appropriée. Si nous en prenons plus, la consommation d’énergie sera injustifiée.

La vitesse de rotation du rotor dépend du nombre de pôles. À 2 pôles, la vitesse de rotation sera égale à la vitesse de rotation du champ magnétique, égale à un maximum de 3000 tours par seconde à une fréquence de réseau de 50 Hz. Pour réduire de moitié la vitesse, il est nécessaire d’augmenter le nombre de pôles du stator à quatre.

Un inconvénient important des moteurs asynchrones est qu'ils sont alimentés pour ajuster la vitesse de rotation de l'arbre uniquement en modifiant la fréquence du courant électrique. Il est donc impossible d’obtenir une fréquence de rotation constante de l’arbre.

Le principe de fonctionnement et le dispositif d'un moteur à courant alternatif synchrone

Ce type de moteur électrique est utilisé dans la vie quotidienne où une vitesse de rotation constante est requise, la possibilité de son réglage, ainsi que si une vitesse de rotation de plus de 3000 tours par minute est nécessaire (ceci est le maximum pour asynchrone).

Les moteurs synchrones sont installés dans un outil électrique, un aspirateur, une machine à laver, etc.

Dans le cas d'un moteur à courant alternatif synchrone, il existe des enroulements (3 sur la figure), qui sont également enroulés sur le rotor ou l'ancre (1). Leurs conducteurs sont soudés aux secteurs de la bague collectrice ou du collecteur (5) auxquels une tension est appliquée à l'aide de brosses en graphite (4). À quelles conclusions sont situés de sorte que les balais ne fournissent toujours la tension que pour une paire.

Les pannes les plus fréquentes des moteurs de collecteurs sont:

  1. Brosses usées ou mauvais contact en raison de l'affaiblissement du ressort de serrage.
  2. Collecteur de pollution. Nettoyez avec de l'alcool à friction ou du papier abrasif zéro.
  3. Portant usure.

Le principe de fonctionnement. Le couple dans un moteur électrique est créé à la suite de l'interaction entre le courant d'induit et le flux magnétique dans l'enroulement d'excitation. En cas de changement de direction du courant alternatif, la direction du flux magnétique dans le boîtier et l'ancrage changera également, de sorte que la rotation sera toujours dans une direction.

Le réglage de la vitesse de rotation est modifié en modifiant l'amplitude de la tension fournie. Dans les perceuses et les aspirateurs, on utilise un rhéostat ou une résistance variable.

Le changement de sens de rotation est le même que pour les moteurs à courant continu, que je traiterai dans le prochain article.

La chose la plus importante sur les moteurs synchrones que j'ai essayé d'expliquer, plus en détail, vous pouvez les lire sur Wikipedia.

Modes de fonctionnement du moteur électrique dans le prochain article.

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.

Conception du moteur

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.

Rotor

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.

Stator

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

Par exemple, un moteur électrique fonctionne sur un réseau 50 Hz avec n1 = 1500 et n2 = 1440 tours par minute. Son rotor a un glissement par rapport au flux magnétique du sens avant Spr = 0,04 et à la fréquence du courant f2pr = 2 Hz. Le glissement inverse est Soobr = 1,96 et la fréquence du courant est f2obr = 98 Hz.

Sur la base de la loi d'Ampère, un couple Mpr apparaîtra dans l'interaction du courant I2pr et du champ magnétique Fpr.

Ici, la valeur du coefficient constant cM dépend de la conception du moteur.

Dans ce cas, le flux magnétique inverse Mobr agit également, ce qui est calculé par l'expression:

En conséquence, l'interaction de ces deux flux aura pour résultat:

Attention! Lorsque le rotor tourne, des courants de fréquences différentes y sont induits, ce qui crée des couples de direction différente. Par conséquent, l'armature du moteur tournera sous l'action d'un champ magnétique pulsé dans la direction à partir de laquelle il a commencé à tourner.

Lorsque le moteur monophasé surmonte la charge nominale, un léger glissement est créé avec la part principale du couple direct Mpr. La neutralisation du freinage, le champ magnétique inversé Mobr, n’affecte que très peu du fait de la différence de fréquences des courants des directions aller et retour.

Le courant inverse de courant f2 est beaucoup plus élevé que f2pr et la résistance inductive générée par x2obr dépasse largement le composant actif et fournit un effet de démagnétisation important du flux magnétique inverse Fabr, qui finit par diminuer.

Le facteur de puissance du moteur sous charge étant faible, le flux magnétique inverse ne peut pas avoir un effet important sur le rotor en rotation.

Lorsqu'une phase du réseau est alimentée vers un moteur à rotor fixe (n2 = 0), le glissement, direct et inverse, est égal à un, et les champs et les forces magnétiques des flux aller et retour sont équilibrés et la rotation ne se produit pas. Par conséquent, à partir de l'alimentation d'une phase, il est impossible de dérouler l'induit du moteur.

Comment déterminer rapidement le régime moteur:

Comment la rotation du rotor est créée dans un moteur monophasé asynchrone

Dans toute l'histoire de l'exploitation de tels dispositifs, les solutions de conception suivantes ont été développées:

1. rotation manuelle de la tige à la main ou avec un cordon;

2. l'utilisation d'un enroulement supplémentaire connecté au moment du lancement en raison d'une résistance ohmique, capacitive ou inductive;

3. séparation de la bobine magnétique court-circuitée du circuit magnétique du stator.

La première méthode a été utilisée dans le développement initial et n'a pas commencé à être utilisée à l'avenir en raison des risques de blessure lors du lancement, bien qu'elle ne nécessite pas la connexion de chaînes supplémentaires.

L'utilisation d'un enroulement à décalage de phase dans le stator

Pour donner la rotation initiale du rotor à l’enroulement du stator, au moment du démarrage, un autre auxiliaire est connecté, mais il n’est décalé d’angle que de 90 degrés. Elle est réalisée avec un fil plus épais pour faire passer des courants plus élevés que les courants dans le travail.

Le schéma de connexion d'un tel moteur est présenté dans l'illustration à droite.

Ici, un bouton de type PNOS, spécialement créé pour de tels moteurs et largement utilisé pour le fonctionnement de machines à laver fabriquées en URSS, est utilisé pour l'allumage. Ce bouton active immédiatement 3 contacts de telle manière que les deux contacts extrêmes, après avoir appuyé sur le bouton et le relâché, restent fixes à l'état activé, tandis que le contact central est brièvement fermé, puis revient à sa position initiale sous l'action d'un ressort.

Les contacts extrêmes fermés peuvent être désactivés en appuyant sur le bouton «Stop» adjacent.

En plus du bouton-poussoir, pour déconnecter l'enroulement supplémentaire, on utilise en mode automatique:

1. interrupteurs centrifuges;

2. relais différentiels ou de courant;

Pour améliorer le démarrage du moteur sous charge, des éléments supplémentaires sont utilisés dans l'enroulement de déphasage.

Connexion d'un moteur monophasé avec résistance de démarrage

Dans un tel schéma, une résistance ohmique est montée successivement sur l'enroulement supplémentaire du stator. Dans ce cas, l'enroulement des bobines est réalisé de manière bifilaire, en fournissant le coefficient d'auto-induction de la bobine très proche de zéro.

En raison de la mise en œuvre de ces deux techniques, lorsque les courants traversent des enroulements différents entre eux, un déphasage d'environ 30 degrés se produit, ce qui est amplement suffisant. La différence d'angle est créée en modifiant les résistances complexes dans chaque circuit.

Avec cette méthode, un enroulement de départ avec une faible inductance et une résistance accrue peut toujours se produire. Pour cela, l’enroulement est utilisé avec un petit nombre de spires du fil d’une section transversale sous-estimée.

Connexion d'un moteur monophasé avec démarrage par condensateur

Le décalage de courant capacitif en phase vous permet de créer une connexion d'enroulement à court terme avec un condensateur connecté en série. Cette chaîne ne fonctionne que lorsque le moteur démarre puis s’arrête.

Le démarrage du condenseur génère le couple et le facteur de puissance les plus élevés que la méthode de démarrage résistif ou inductif. Il peut atteindre une valeur de 45 ÷ 50% de la valeur nominale.

Dans des circuits séparés, la capacité est également ajoutée à la chaîne de bobinage en fonctionnement, qui est constamment activée. De ce fait, les déviations des courants dans les enroulements sous un angle de l'ordre de π / 2 sont obtenues. Dans ce cas, dans le stator, le décalage des maxima d'amplitude est perceptible, ce qui permet d'obtenir un bon couple sur l'arbre.

En raison de cette acceptation technique, le moteur est capable de générer plus de puissance au démarrage. Cependant, cette méthode est utilisée uniquement avec des lecteurs à démarrage lourd, par exemple, pour faire tourner le tambour d'une machine à laver remplie de vêtements avec de l'eau.

Le démarrage du condensateur vous permet de modifier le sens de rotation de l'induit. Pour ce faire, il suffit de changer la polarité du début ou du bobinage de travail.

Connexion d'un moteur monophasé à pôles fendus

Dans les moteurs asynchrones de faible puissance de l'ordre de 100 W, le fractionnement du flux magnétique du stator est utilisé en raison de l'inclusion d'une boucle de cuivre court-circuitée dans le pôle magnétique.

Coupé en deux parties, un tel pôle crée un champ magnétique supplémentaire qui se décale de l'angle principal et l'affaiblit à la place couverte par la bobine. De ce fait, un champ rotatif elliptique est créé, formant un couple de direction constante.

On trouve dans ces constructions des shunts magnétiques en tôle d’acier qui ferment les bords des extrémités des pôles du stator.

Des moteurs de conceptions similaires peuvent être trouvés dans les ventilateurs pour souffler de l'air. Ils n'ont pas la capacité d'inverser.