moteurs asynchrones. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Moteur électrique asynchrone, machine électrique asynchrone pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. Le principe de fonctionnement de A. e. est basé sur l'interaction d'un champ magnétique tournant qui se produit lorsqu'un courant alternatif triphasé traverse les enroulements du stator avec un courant induit par le champ statorique dans les enroulements du rotor, ce qui entraîne des forces mécaniques qui font tourner le rotor dans le sens de rotation du champ magnétique, à condition que la vitesse du rotor n soit inférieure à la fréquence de rotation du champ n₁. Ainsi, le rotor tourne de manière asynchrone par rapport au champ.

Pour la première fois, le phénomène appelé magnétisme rotationnel a été démontré par le physicien français D. F. Arago (1824). Il a montré qu'un disque de cuivre fixé sur un axe vertical commence à tourner si un aimant permanent tourne dessus. 55 ans plus tard, le 28 juin 1879, le scientifique anglais W. Bailey obtient la rotation du champ magnétique en connectant alternativement les enroulements de 4 électroaimants à tige à une source de courant continu. Les travaux de M. Despres (France, 1880-1883), I. Thomson (USA, 1887) et d'autres décrivent des dispositifs basés également sur les propriétés d'un champ magnétique tournant. Cependant, une exposition scientifique rigoureuse de l'essence de ce phénomène fut d'abord, presque simultanément et indépendamment l'une de l'autre, donnée en 1888 par le physicien italien G. Ferraris et l'ingénieur et scientifique croate N. Tesla.

Biphasique A. e. a été inventé par N. Tesla en 1887 (brevet anglais n° 6481), il a fait une annonce publique de cette invention en 1888. Ce type de A. e. pas reçu principalement en raison de mauvaises performances de démarrage. En 1889, M. O. Dolivo-Dobrovolsky a testé le premier A. E. triphasé au monde, qu'il a conçu, dans lequel il a utilisé un rotor de type "roue d'écureuil" (brevet allemand n° 51083), et a placé l'enroulement du stator dans des rainures sur toute la circonférence du stator. En 1890, Dolivo-Dobrovolsky invente un rotor de phase avec anneaux et dispositifs de démarrage (brevets anglais n° 20425 et allemand n° 75361). Après 2 ans, il a également proposé une conception de rotor appelée "double cage d'écureuil", qui, cependant, n'a commencé à être largement utilisée qu'à partir de 1898 grâce aux travaux de l'ingénieur français P. Bouchereau, qui a introduit A. e. avec un rotor tel qu'un moteur avec des caractéristiques de démarrage particulières.

La conception de A. e., leur puissance et leurs dimensions dépendent du but et des conditions de travail.

Par exemple, les moteurs refroidis par air et par eau (applications générales) ; étanches, remplis d'huile (pour perceuses électriques) et antidéflagrants (pour travaux dans les mines, zones explosives, etc.) ; résistant à la poussière, aux éclaboussures (pour une utilisation dans des conditions marines et des climats tropicaux), etc. Certains types de A. e. (par exemple, les moteurs pas à pas, pour les systèmes de suivi, les circuits d'automatisation et de télémécanique, avec contrôle de vitesse pas à pas, etc.) sont développés et produits avec des unités de commande et des équipements de protection contre le démarrage, avec des boîtes de vitesses intégrées. Triphasé A. e. Par rapport aux monophasés, ils ont de meilleures caractéristiques de démarrage et de fonctionnement. Les principaux éléments structurels d'un moteur électrique : le stator - la partie fixe (Fig. 1 a) et le rotor - la partie tournante (Fig. 1 b, c). Conformément à la méthode de fabrication du bobinage du rotor de l'A. e. Ils sont divisés en moteurs à bague collectrice et à cage d'écureuil. L'entrefer entre le stator et le rotor d'un A. e. est rendu aussi petit que possible (jusqu'à 0,25 mm). Vitesse du rotor A.e. dépend de la fréquence de rotation du champ magnétique du stator et est déterminé par la fréquence du courant d'alimentation et le nombre de paires de pôles du moteur.

Fig. 1

Au démarrage de A. e. avec un rotor à cage d'écureuil, un courant de démarrage se produit, dont la force dépasse la force du courant nominal de 4 à 7 fois. Par conséquent, la connexion directe au réseau n'est utilisée que pour les moteurs jusqu'à 200 kW. Plus puissant A. e. avec un rotor à cage d'écureuil, ils sont d'abord allumés à une tension réduite de sorte que le courant de démarrage diminue de 3 à 4 fois. Dans le même but, commencez A. e. à travers un autotransformateur connecté lors du démarrage en série avec l'enroulement du stator. L'intensité du courant de démarrage des moteurs à rotor de phase est limitée par la résistance de démarrage dans le circuit du rotor, qui est progressivement réduite lors de la montée en puissance du rotor. Après avoir commencé A. e. l'enroulement du rotor est court-circuité. Pour réduire les pertes par frottement et l'usure des balais, ceux-ci sont généralement soulevés par un dispositif de soulèvement des balais, qui court-circuite d'abord le rotor s'enroulant à travers les anneaux.

La fréquence de rotation de A. e. ils sont principalement régulés en modifiant le nombre de paires de pôles, la résistance incluse dans le circuit du rotor, en modifiant la fréquence du courant d'alimentation, ainsi qu'en cascadant plusieurs machines. Sens de rotation A. e. changer en commutant deux phases quelconques de l'enroulement du stator.

En raison de leur simplicité de production et de leur fiabilité de fonctionnement, ils sont largement utilisés dans les entraînements électriques. Les principaux inconvénients de A. e. - plage limitée de contrôle de la vitesse de rotation et consommation importante de puissance réactive à faibles charges. La création de convertisseurs de fréquence à semi-conducteurs statiques réglables élargit considérablement le champ d'application de l'énergie électrique. dans les entraînements électriques à réglage automatique.

Moteur à induction à condensateur

1) un moteur électrique asynchrone, alimenté par un réseau monophasé et comportant deux enroulements sur le stator dont l'un est connecté directement au réseau, et l'autre en série avec un condensateur électrique pour former un champ magnétique tournant. Les condensateurs créent un déphasage entre les courants des enroulements dont les axes sont décalés dans l'espace. Le couple le plus important se développe lorsque le déphasage des courants est de 90°, et leurs amplitudes sont choisies pour que le champ tournant devienne circulaire. Au démarrage de K. a. d. Les deux condensateurs sont allumés et après l'accélération, l'un des condensateurs est éteint ; cela est dû au fait qu'à vitesse nominale, la capacité requise est nettement inférieure à celle requise au démarrage. K. a. en termes de caractéristiques de démarrage et de fonctionnement, il est proche d'un moteur asynchrone triphasé. Utilisé dans les entraînements électriques de faible puissance ; à des puissances supérieures à 1 kW, il est rarement utilisé en raison du coût et de la taille importants des condensateurs.

2) Moteur électrique asynchrone triphasé connecté via un condensateur à un réseau monophasé. La capacité de fonctionnement d'un condensateur pour un moteur triphasé est déterminée par la formule C_р = 2800  (µF), si les enroulements sont connectés en étoile, ou C_р = 4800  (uF), si les enroulements sont connectés dans un circuit en triangle. Capacité du condensateur de démarrage C_п=(2,5 - 3)×С_р. La tension de fonctionnement des condensateurs doit être 1,5 fois supérieure à la tension secteur ; les condensateurs sont installés nécessairement en papier.

Schéma (a) et diagramme vectoriel (b) d'un moteur à induction à condensateur : U, U_Б, ELLE EST_C - tension; je_A, Je_Б - courants ; A et B - enroulements de stator ; B - interrupteur centrifuge pour déconnecter C₁ après l'accélération du moteur ; C₁ et C₂ - condensateurs.

Schéma d'inclusion dans un réseau monophasé d'un moteur asynchrone triphasé avec des enroulements de stator connectés selon le schéma "étoile" (a) ou "triangle" (b): B₁ Commutateur de sens de rotation (marche arrière), V₂ - Commutateur de capacité de démarrage ; DE_р - condensateur de travail ; C_п - condensateur de démarrage ; HELL - moteur électrique asynchrone.

Publication : bibliothèque.espec.ru

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