Moteurs électriques asynchrones à rotor bobiné

Actuellement, les moteurs asynchrones représentent au moins 80 % de tous les moteurs électriques produits par l'industrie. Ceux-ci incluent les moteurs asynchrones triphasés.

Les moteurs électriques asynchrones triphasés sont largement utilisés dans les appareils d'automatisation et de télémécanique, les appareils ménagers et médicaux, les appareils d'enregistrement sonore, etc.

Avantages des moteurs électriques asynchrones

La large utilisation des moteurs asynchrones triphasés est due à la simplicité de leur conception, à leur fiabilité de fonctionnement, à leurs bonnes propriétés opérationnelles, à leur faible coût et à leur facilité de maintenance.

Le dispositif de moteurs électriques asynchrones à rotor bobiné

Les pièces principales de tout moteur à induction sont la partie fixe, le stator, et la partie tournante, appelée rotor.

Le stator d'un moteur à induction triphasé est constitué d'un circuit magnétique feuilleté pressé dans un châssis en fonte. Sur la surface interne du circuit magnétique, il y a des canaux pour poser les fils de bobinage. Ces fils sont les côtés de bobines souples multitours qui forment les trois phases de l'enroulement du stator.Les axes géométriques des bobines sont décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres de 120 degrés.

Les phases d'enroulement peuvent être connectées selon le schéma étoile ou triangle en fonction de la tension secteur. Par exemple, si le passeport du moteur indique des tensions de 220/380 V, alors avec une tension secteur de 380 V, les phases sont connectées via une "étoile". Si la tension du secteur est de 220 V, les enroulements sont connectés en «triangle». Dans les deux cas, la tension de phase du moteur est de 220 V.

Le rotor d'un moteur asynchrone triphasé est un cylindre constitué de tôles embouties d'acier électrique et monté sur un arbre. Selon le type d'enroulement, les rotors des moteurs asynchrones triphasés sont divisés en rotors d'écureuil et de phase.

Dans les moteurs électriques asynchrones de puissance supérieure et les machines spéciales de faible puissance, les rotors de phase sont utilisés pour améliorer les propriétés de démarrage et de régulation. Dans ces cas, un enroulement triphasé est placé sur le rotor avec les axes géométriques des bobines de phase (1) décalés dans l'espace les uns par rapport aux autres de 120 degrés.

Les phases de l'enroulement sont connectées en étoile et leurs extrémités sont reliées par trois bagues collectrices (3) montées sur l'arbre (2) et isolées électriquement à la fois de l'arbre et entre elles. Au moyen de balais (4), qui sont en contact glissant avec les anneaux (3), il est possible d'inclure des rhéostats de régulation (5) dans les circuits de l'enroulement de phase.

Un moteur à induction à rotor a de meilleures propriétés de démarrage et de régulation, mais se caractérise par une masse, des dimensions et un coût plus importants qu'un moteur à induction à rotor à cage d'écureuil.

Le principe de fonctionnement des moteurs électriques asynchrones

Le principe de fonctionnement d'une machine asynchrone repose sur l'utilisation d'un champ magnétique tournant.Lorsqu'un enroulement de stator triphasé est connecté au réseau, il tourne champ magnétiquedont la vitesse angulaire est déterminée par la fréquence du réseau f et le nombre de paires de pôles de l'enroulement p, soit ω1 = 2πf / p

Traversant les fils des bobinages du stator et du rotor, ce champ induit une FEM dans les bobinages (selon la loi de l'induction électromagnétique). Lorsque l'enroulement du rotor est fermé, sa FEM induit un courant dans le circuit du rotor. En raison de l'interaction du courant avec le petit champ résultant, un moment électromagnétique est créé.Si ce moment dépasse le moment de résistance de l'arbre du moteur, l'arbre commence à tourner et met le mécanisme de travail en mouvement. Habituellement, la vitesse angulaire du rotor ω2 n'est pas égale à la vitesse angulaire du champ magnétique ω1, qui est dit synchrone. D'où le nom du moteur asynchrone, c'est-à-dire asynchrone.

Le fonctionnement d'une machine asynchrone est caractérisé par le glissement s, qui est la différence relative entre les vitesses angulaires du champ ω1 et du rotor ω2 : s = (ω1-ω2) / ω1

La valeur et le signe du glissement, en fonction de la vitesse angulaire du rotor par rapport au champ magnétique, déterminent le mode de fonctionnement de la machine à induction. Ainsi, dans le mode de ralenti idéal, le rotor et le champ magnétique tournent à la même fréquence dans le même sens, glissement s = 0, le rotor est immobile par rapport au champ magnétique tournant, la FEM dans son enroulement n'est pas induite, le rotor courant et le moment électromagnétique de la machine sont nuls. Au démarrage, le rotor est à l'arrêt au premier instant : ω2 = 0, s = 1. Fondamentalement, le glissement en mode moteur passe de s = 1 au démarrage à s = ​​0 en mode ralenti idéal .

Lorsque le rotor tourne à une vitesse ω2 > ω1 dans le sens de rotation du champ magnétique, le glissement devient négatif. La machine passe en mode générateur et développe le couple de freinage. Lorsque le rotor tourne dans le sens opposé au sens de rotation du pôle magnétique (s > 1), la machine à induction passe dans le mode opposé et développe également un couple de freinage. Ainsi, en fonction du glissement, on distingue les modes du moteur (s = 1 ÷ 0), du générateur (s = 0 ÷ -∞) et du mode opposé (s = 1 ÷ + ∞). Les modes de commutation générateur et compteur sont utilisés pour arrêter les moteurs à induction.

Voir également: Démarrage d'un moteur à rotor bobiné