Fonctionnement du moteur asynchrone

Le fonctionnement du moteur à induction est exprimé graphiquement en fonction de la vitesse n2, du rendement η, du couple utile (couple de l'arbre) M2, du facteur de puissance cos φ et du courant stator I1 sur la puissance utile P2 à U1 = const f1 = const.

Caractéristique de vitesse n2 = f (P2). La vitesse du rotor du moteur à induction n2 = n1 (1 — s).

Diapositive s = Pe2 / Rem, c'est-à-dire le glissement du moteur à induction et donc sa vitesse est déterminé par le rapport des pertes électriques dans le rotor à la puissance électromagnétique. En négligeant les pertes électriques dans le rotor au ralenti, on peut prendre Pe2 = 0 et donc s ≈ 0 et n20 ≈ n1.

Lorsque la charge de l'arbre augmente moteur asynchrone le rapport s = Pe2 / Pem augmente, atteignant des valeurs de 0,01 - 0,08 à charge nominale. En conséquence, la dépendance n2 = f (P2) est une courbe légèrement inclinée sur l'axe des abscisses. Cependant, à mesure que la résistance active du rotor du moteur r2' augmente, la pente de cette courbe augmente. Dans ce cas, les changements de fréquence du moteur à induction n2 avec les fluctuations de la charge P2 augmentent.Ceci s'explique par le fait que lorsque r2' augmente, les pertes électriques dans le rotor augmentent.

Riz. 1. Caractéristiques de fonctionnement du moteur à induction

Dépendance M2 = f (P2). La dépendance du couple utile de l'arbre du moteur asynchrone M2 à la puissance utile P2 est déterminée par l'expression M2 = P2 / ω2 = 60 P2 / (2πn2) = 9,55P2 / n2,

où P2 — puissance utile, W; ω2 = 2πf 2/60 est la fréquence angulaire de rotation du rotor.

Il découle de cette expression que si n2 = const, alors le graphe M2 = f2 (P2) est une droite. Mais dans un moteur à induction avec une augmentation de la charge P2, la vitesse du rotor diminue et donc le moment utile de l'arbre M2 avec une augmentation de la charge augmente un peu plus vite que la charge et donc la courbe M2 = f (P2 ) a une forme curviligne.

Riz. 2. Schéma vectoriel d'un moteur à induction à faible charge

Dépendance cos φ1 = f (P2). Du fait que le courant de stator du moteur à induction I1 a une composante réactive (inductive) nécessaire pour créer un champ magnétique dans le stator, le facteur de puissance des moteurs à induction est inférieur à l'unité. La valeur la plus basse du facteur de puissance correspond au ralenti. Cela s'explique par le fait que le courant de repos du moteur électrique I0 à toute charge reste pratiquement inchangé. Par conséquent, aux faibles charges du moteur, le courant du stator est faible et largement réactif (I1 ≈ I0). De ce fait, le déphasage du courant statorique par rapport à la tension est important (φ1 ≈ φ0), seulement légèrement inférieur à 90° (Fig. 2).

Le facteur de puissance à vide des moteurs à induction est généralement inférieur à 0,2.Lorsque la charge sur l'arbre du moteur augmente, la composante active du courant I1 augmente et le facteur de puissance augmente, atteignant la valeur la plus élevée (0,80 - 0,90) à une charge proche de la charge nominale. Une nouvelle augmentation de la charge sur l'arbre moteur s'accompagne d'une diminution du cos φ1, qui s'explique par une augmentation de la résistance inductive du rotor (x2s) due à une augmentation du glissement et donc de la fréquence de le courant dans le rotor.

Afin d'améliorer le facteur de puissance des moteurs à induction, il est extrêmement important que le moteur tourne toujours, ou au moins une partie significative du temps, avec une charge proche de la charge nominale. Cela ne peut être réalisé qu'avec le bon choix de la puissance du moteur. Si le moteur tourne sous charge pendant une partie importante du temps, alors pour augmenter le cos φ1 il convient de diminuer la tension U1 fournie au moteur. Par exemple, dans les moteurs fonctionnant lorsque l'enroulement du stator est connecté en triangle, cela peut être fait en reconnectant les enroulements du stator en étoile, ce qui entraînera une diminution de la tension de phase d'un facteur. Dans ce cas, le flux magnétique du stator, et donc le courant magnétisant, diminue d'environ un facteur. De plus, la composante active du courant statorique augmente légèrement. Tout cela contribue à augmenter le facteur de puissance du moteur.

En figue. La figure 3 montre les graphiques de la dépendance du cos φ1, moteur asynchrone sur la charge, lorsque les enroulements du stator sont connectés en étoile (courbe 1) et en triangle (courbe 2).

Riz. 3. Dépendance de cos φ1 sur la charge lors de la connexion de l'enroulement du stator du moteur avec étoile (1) et triangle (2)