Moteurs à condensateur — dispositif, principe de fonctionnement, application

Dans cet article, nous parlerons des moteurs à condensateur, qui sont en fait des moteurs asynchrones ordinaires, ne différant que par la manière dont ils sont connectés au réseau. Abordons le sujet de la sélection des condensateurs, analysons les raisons de la nécessité d'une sélection précise de la capacité. Notons les principales formules qui aideront à estimer grossièrement la capacité requise.

Le moteur à condensateur s'appelle moteur asynchrone, dans le circuit du stator, dans lequel une capacité supplémentaire est incluse pour créer un déphasage du courant dans les enroulements du stator. Cela s'applique souvent aux circuits monophasés lorsque des moteurs à induction triphasés ou biphasés sont utilisés.

Les enroulements du stator du moteur à induction sont physiquement décalés les uns des autres et l'un d'eux est connecté directement au réseau, tandis que le deuxième ou le deuxième et le troisième sont connectés au réseau via un condensateur.La capacité du condensateur est choisie pour que le déphasage des courants entre les enroulements soit égal ou au moins proche de 90°, alors le couple maximal sera fourni au rotor.

Dans ce cas, les modules de l'induction magnétique des enroulements doivent s'avérer être les mêmes, de sorte que les champs magnétiques des enroulements du stator soient déplacés les uns par rapport aux autres, de sorte que le champ total tourne en cercle, et non en une ellipse, entraînant avec elle le rotor avec la plus grande efficacité.

De toute évidence, le courant et sa phase dans la bobine connectée aux bornes du condensateur sont liés à la fois à la capacité du condensateur et à l'impédance effective de la bobine, qui à son tour dépend de la vitesse du rotor.

Lors du démarrage du moteur, l'impédance de l'enroulement n'est déterminée que par son inductance et sa résistance active, elle est donc relativement faible lors du démarrage, et ici un condensateur plus grand est nécessaire pour assurer un démarrage optimal.

Lorsque le rotor accélère jusqu'à la vitesse nominale, le champ magnétique du rotor induira une force électromotrice dans les enroulements du stator, qui sera dirigée contre la tension alimentant l'enroulement - la résistance effective actuelle de l'enroulement augmente et la capacité requise diminue.

Avec une capacité sélectionnée de manière optimale dans chaque mode (mode de démarrage, mode de fonctionnement), le champ magnétique sera circulaire, et ici à la fois la vitesse du rotor et la tension, et le nombre d'enroulements, et la capacité connectée au courant sont pertinents . Si la valeur optimale de n'importe quel paramètre est violée, le champ devient elliptique et les caractéristiques du moteur diminuent en conséquence.

Pour les moteurs à des fins différentes, les schémas de connexion du condensateur sont différents.Quand ils sont significatifs Couple de démarrage, utilisez un condensateur de plus grande capacité pour assurer un courant et une phase optimaux au démarrage. Si le couple de démarrage n'est pas particulièrement important, l'attention est portée uniquement sur la création de conditions optimales pour le mode de fonctionnement à la vitesse nominale, et la capacité est sélectionnée pour la vitesse nominale.

Très souvent, pour un démarrage de haute qualité, un condensateur de démarrage est utilisé, qui est connecté en parallèle avec un condensateur de fonctionnement de capacité relativement faible lors du démarrage, de sorte que le champ magnétique tournant est circulaire lors du démarrage, puis le démarrage condensateur est désactivé et le moteur continue de fonctionner uniquement avec le condensateur en marche. Dans des cas particuliers, un ensemble de condensateurs commutables est utilisé pour différentes charges.

Si le condensateur de démarrage n'est pas accidentellement déconnecté après que le moteur a atteint la vitesse nominale, le déphasage dans les enroulements diminuera, ne sera pas optimal et le champ magnétique du stator deviendra elliptique, ce qui dégradera les performances du moteur. Il est impératif que vous sélectionniez la bonne capacité de démarrage et de fonctionnement pour que le moteur fonctionne efficacement.

La figure montre les schémas de commutation de moteur à condensateur typiques utilisés dans la pratique. Par exemple, considérons un moteur à cage d'écureuil biphasé dont le stator a deux enroulements pour alimenter deux phases A et B.

Le condensateur C est inclus dans le circuit de la phase supplémentaire du stator, donc les courants IA et IB circulent dans les deux enroulements du stator en deux phases. Grâce à la présence de capacité, un déphasage des courants IA et IB de 90° est réalisé.

Le diagramme vectoriel montre que le courant total du réseau est formé par la somme géométrique des courants des deux phases IA et IB. En choisissant la capacité C, ils réalisent une telle combinaison avec les inductances des enroulements que le déphasage des courants est exactement de 90°.

Le courant IA est en retard sur la tension de ligne appliquée UA d'un angle φA, et le courant IB est en retard sur la tension UB appliquée aux bornes du deuxième enroulement à l'instant courant d'un angle φB. L'angle entre la tension secteur et la tension appliquée à la seconde bobine est de 90°. La tension sur le condensateur USC forme un angle de 90° avec le courant IV.

Le diagramme montre que la compensation complète du déphasage à φ = 0 est obtenue lorsque la puissance réactive consommée par le moteur du réseau est égale à la puissance réactive du condensateur C. La figure montre des circuits typiques pour inclure des moteurs triphasés avec condensateurs dans les circuits d'enroulement du stator.

L'industrie produit aujourd'hui des moteurs à condensateur basés sur le biphasé. Les triphasés sont facilement modifiés manuellement pour alimenter à partir d'un réseau monophasé. Il existe également de petites modifications triphasées, déjà optimisées avec un condensateur pour un réseau monophasé.

Ces solutions se trouvent souvent dans les appareils électroménagers tels que les lave-vaisselle et les ventilateurs de pièce. Les pompes de circulation industrielles, les ventilateurs et les conduits de fumée utilisent également souvent des moteurs à condensateur dans leur fonctionnement. S'il est nécessaire d'inclure un moteur triphasé dans un réseau monophasé, un condensateur avec déphasage est utilisé, c'est-à-dire que le moteur est à nouveau converti en condensateur.

Pour calculer approximativement la capacité d'un condensateur, des formules connues sont utilisées, dans lesquelles il suffit de substituer la tension d'alimentation et le courant de fonctionnement du moteur, et il est facile de calculer la capacité requise pour connexion étoile ou triangle des enroulements.

Pour trouver le courant de fonctionnement du moteur, il suffit de lire les données sur sa plaque signalétique (puissance, rendement, cosinus phi) et de les substituer également dans la formule. En tant que condensateur de démarrage, il est d'usage d'installer un condensateur deux fois plus grand que le condensateur de travail.

Les avantages des moteurs à condensateur, en fait — asynchrones, comprennent principalement un — la possibilité de connecter un moteur triphasé à un réseau monophasé. Parmi les inconvénients figurent la nécessité d'une capacité optimale pour une charge spécifique et l'inadmissibilité de l'alimentation à partir d'onduleurs à onde sinusoïdale modifiée.

Nous espérons que cet article vous a été utile, et maintenant vous comprenez ce que sont les condensateurs pour moteurs asynchrones et comment choisir leur capacité.