Régulation de vitesse d'un moteur à induction

Les plus courantes sont les méthodes suivantes de contrôle de la vitesse d'un moteur asynchrone: une modification de la résistance supplémentaire du circuit du rotor, une modification de la tension fournie à l'enroulement du stator, une modification de la fréquence de la tension d'alimentation, ainsi comme la commutation du nombre de pôles.

Régulation de la vitesse d'un moteur à induction en introduisant des résistances dans le circuit du rotor

Introduction résistances dans le circuit du rotor entraîne une augmentation des pertes de puissance et une diminution de la vitesse du rotor du moteur en raison d'une augmentation du glissement, puisque n = nО (1 - s).

Figue. 1, il s'ensuit que lorsque la résistance dans le circuit du rotor augmente au même couple, la vitesse du moteur diminue.

Dureté Charactéristiques mécaniques diminue considérablement avec la diminution de la vitesse de rotation, ce qui limite la plage de contrôle à (2 — 3) : 1. L'inconvénient de cette méthode est les importantes pertes d'énergie, qui sont proportionnelles au glissement. Un tel réglage n'est possible que pour moteur à rotor. 

Régulation de la vitesse de rotation d'un moteur à induction par modification de la tension statorique

Une modification de la tension appliquée à l'enroulement du stator d'un moteur asynchrone vous permet d'ajuster la vitesse à l'aide de moyens techniques et de schémas de contrôle relativement simples. Pour ce faire, un régulateur de tension est connecté entre un réseau de courant alternatif de tension normalisée U1nom et le stator du moteur électrique.

Lors du réglage de la vitesse moteur asynchrone variation de la tension appliquée à l'enroulement du stator, le moment critique Mcr moteur asynchrone varie proportionnellement au carré de la tension appliquée au moteur Uret (Fig. 3) et le glissement de Ureg n'en dépend pas.

Riz. 1. Caractéristiques mécaniques d'un moteur à induction avec un rotor bobiné à différentes résistances de résistances incluses dans le circuit du rotor

Riz. 2. Schéma de régulation de la vitesse d'un moteur à induction en modifiant la tension du stator

Riz. 3. Caractéristiques mécaniques d'un moteur à induction lors de la modification de la tension appliquée aux enroulements du stator

Si le moment de résistance de la machine entraînée est supérieur couple de démarrage du moteur électrique (Ms > Mstart), alors le moteur ne tournera pas, il faut donc le démarrer à la tension nominale Unom ou au ralenti.

Il est ainsi possible de réguler la vitesse de rotation des moteurs à induction à cage d'écureuil avec seulement une charge de type ventilateur. De plus, des moteurs spéciaux à glissement élevé doivent être utilisés. La plage de contrôle est petite, jusqu'à nkr.

Pour modifier la tension, appliquez autotransformateurs triphasés et régulateurs de tension à thyristors.

Riz. 4.Schéma du régulateur de tension à thyristor du système de contrôle de vitesse en boucle fermée - moteur à induction (TRN - IM)

Contrôle en boucle fermée d'un moteur asynchrone réalisé selon le schéma du régulateur de tension à thyristor - le moteur électrique vous permet de régler la vitesse d'un moteur asynchrone avec un glissement accru (ces moteurs sont utilisés dans les unités de ventilation).

Régulation de la vitesse de rotation d'un moteur à induction en modifiant la fréquence de la tension d'alimentation

Étant donné que la fréquence de rotation du champ magnétique du stator no = 60e/p, le réglage de la vitesse de rotation du moteur à induction peut être effectué en modifiant la fréquence de la tension d'alimentation.

Le principe de la méthode fréquentielle de régulation de la vitesse d'un moteur asynchrone réside dans le fait qu'en modifiant la fréquence de la tension d'alimentation, conformément à l'expression à nombre constant de paires de pôles p, la vitesse angulaire peut être modifiée par le champ magnétique du stator.

Cette méthode fournit un contrôle de vitesse en douceur sur une large plage et les caractéristiques mécaniques ont une grande rigidité.

Afin d'obtenir des performances énergétiques élevées des moteurs asynchrones (coefficients de puissance, rendement, capacité de surcharge), il est nécessaire de modifier simultanément la tension d'alimentation et la fréquence. La loi de changement de tension dépend de la nature du moment de chargement Ms. A charge de couple constante, la tension statorique doit être contrôlée proportionnellement à la fréquence.

Un schéma de principe d'un entraînement électrique à fréquence est illustré à la fig. 5, et les caractéristiques mécaniques de l'IM accordé en fréquence sont illustrées à la Fig. 6.

Riz. 5.Schéma du variateur de fréquence

Riz. 6. Caractéristiques mécaniques d'un moteur asynchrone avec régulation de fréquence

Lorsque la fréquence f diminue, le moment critique diminue légèrement dans la région des faibles vitesses de rotation. Cela est dû à une augmentation de l'influence de la résistance active de l'enroulement du stator avec une diminution simultanée de la fréquence et de la tension.

La régulation de fréquence de la vitesse du moteur asynchrone vous permet de modifier la vitesse dans la plage (20 - 30): 1. La méthode de fréquence est la plus prometteuse pour réguler un moteur asynchrone avec un rotor dans une cage d'écureuil. Les pertes de puissance avec cet agencement sont faibles car les pertes par glissement sont minimes.

Les convertisseurs de fréquence les plus modernes construits selon le schéma de double conversion. Ils se composent des éléments principaux suivants : liaison CC (redresseur non contrôlé), onduleur à impulsions et système de contrôle.

Le circuit intermédiaire se compose d'un redresseur non contrôlé et d'un filtre. La tension alternative du réseau d'alimentation est convertie en une tension continue.

L'onduleur à impulsions triphasé de puissance contient six commutateurs à transistors. Chaque enroulement du moteur est connecté via son interrupteur correspondant aux bornes positive et négative du redresseur. L'onduleur convertit la tension redressée en une tension alternative triphasée de la fréquence et de l'amplitude souhaitées, qui est appliquée aux enroulements du stator du moteur électrique.

Dans les étages de sortie de l'onduleur, des interrupteurs de puissance sont utilisés comme interrupteurs. Transistors IGBT… Par rapport aux thyristors, ils ont une fréquence de commutation plus élevée, ce qui leur permet de produire un signal de sortie sinusoïdal avec une distorsion minimale.Régulation de la fréquence de sortie Les tensions en aval et en sortie sont réalisées par des modulation de largeur d'impulsion.

Contrôle de la vitesse de commutation d'un moteur à induction Paire de pôles

Le contrôle de la vitesse par étapes peut être effectué à l'aide de moteurs asynchrones multivitesses à cage d'écureuil. 

De l'expression no = 60e/p, il résulte que lorsque le nombre de paires de pôles p change, des caractéristiques mécaniques avec des vitesses de rotation différentes sont obtenues pour le champ magnétique du stator. Étant donné que la valeur de p est déterminée par des nombres entiers, la transition d'une caractéristique à l'autre dans le processus d'ajustement se fait par étapes.

Il existe deux manières de modifier le nombre de paires de pôles. Dans le premier cas, deux enroulements avec des nombres de pôles différents sont placés dans les encoches du stator. Lorsque la vitesse change, l'un des enroulements est connecté au réseau Dans le second cas, l'enroulement de chaque phase est constitué de deux parties connectées en parallèle ou en série. Dans ce cas, le nombre de paires de pôles change d'un facteur deux.

Riz. 7. Schémas de commutation des enroulements d'un moteur asynchrone : a — d'une simple étoile à une double étoile ; b — d'un triangle à une étoile double

Le contrôle de la vitesse en modifiant le nombre de paires de pôles est économique et les caractéristiques mécaniques maintiennent la rigidité. L'inconvénient de cette méthode est la nature progressive du changement de vitesse du moteur à induction à rotor à cage d'écureuil. Les moteurs à deux vitesses sont disponibles avec 4/2, 8/4, 12/6 pôles. Le moteur électrique à quatre vitesses 12/8/6/4 pôles a deux enroulements de commutation.

Matériaux utilisés du livre Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Equipement électrique des entreprises agricoles.