Un asynchrone triphasémoteurIl s'agit d'un type de moteur à induction alimenté simultanément par un courant alternatif triphasé de 380 V (déphasage de 120 degrés). Comme les champs magnétiques rotatifs du rotor et du stator d'un moteur asynchrone triphasé tournent dans le même sens et à des vitesses différentes, il existe un glissement, d'où son nom de moteur asynchrone triphasé.
La vitesse du rotor d'un moteur asynchrone triphasé est inférieure à celle du champ magnétique tournant. L'enroulement du rotor génère une force électromotrice et un courant grâce à son mouvement relatif avec le champ magnétique, et interagit avec ce dernier pour générer un couple électromagnétique, réalisant ainsi une transformation d'énergie.
Comparé à l'asynchrone monophasémoteurs, asynchrone triphasémoteursont de meilleures performances opérationnelles et peuvent économiser divers matériaux.
Selon les différentes structures du rotor, les moteurs asynchrones triphasés peuvent être divisés en type à cage et type bobiné
Le moteur asynchrone à cage d'écureuil présente une structure simple, un fonctionnement fiable, un faible poids et un prix abordable, ce qui le rend largement utilisé. Son principal inconvénient réside dans la difficulté de régulation de la vitesse.
Le rotor et le stator d'un moteur asynchrone triphasé bobiné sont également équipés d'enroulements triphasés et reliés à un rhéostat externe par l'intermédiaire de bagues collectrices et de balais. Le réglage de la résistance du rhéostat permet d'améliorer les performances de démarrage et d'ajuster la vitesse du moteur.
Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone triphasé
Lorsqu'un courant alternatif triphasé symétrique est appliqué à l'enroulement du stator triphasé, un champ magnétique rotatif est généré qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre le long de l'espace circulaire intérieur du stator et du rotor à la vitesse synchrone n1.
Étant donné que le champ magnétique rotatif tourne à la vitesse n1, le conducteur du rotor est stationnaire au début, de sorte que le conducteur du rotor coupera le champ magnétique rotatif du stator pour générer une force électromotrice induite (la direction de la force électromotrice induite est déterminée par la règle de la main droite).
En raison du court-circuitage du conducteur du rotor à ses deux extrémités par une bague de court-circuit, sous l'action de la force électromotrice induite, le conducteur du rotor génère un courant induit sensiblement de même sens. Le conducteur du rotor, parcouru par le courant, est soumis à la force électromagnétique du champ magnétique du stator (la direction de la force est déterminée par la règle de la main gauche). La force électromagnétique génère un couple électromagnétique sur l'arbre du rotor, entraînant le rotor en rotation dans le sens du champ magnétique tournant.
L'analyse ci-dessus permet de conclure que le principe de fonctionnement d'un moteur électrique est le suivant : lorsque les enroulements statoriques triphasés (chacun présentant une différence d'angle électrique de 120 degrés) sont alimentés par un courant alternatif symétrique triphasé, un champ magnétique tournant est généré, ce qui coupe l'enroulement rotorique et génère un courant induit dans celui-ci (l'enroulement rotorique étant un circuit fermé). Le conducteur rotorique, parcouru par le courant, génère une force électromagnétique sous l'action du champ magnétique tournant du stator. Ainsi, un couple électromagnétique se forme sur l'arbre moteur, entraînant le moteur à tourner dans le même sens que le champ magnétique tournant.
Schéma de câblage d'un moteur asynchrone triphasé
Câblage de base des moteurs asynchrones triphasés :
Les six fils de l'enroulement d'un moteur asynchrone triphasé peuvent être divisés en deux méthodes de connexion de base : la connexion delta-delta et la connexion étoile.
Six fils = trois enroulements de moteur = trois extrémités de tête + trois extrémités de queue, avec un multimètre mesurant la connexion entre les extrémités de tête et de queue du même enroulement, c'est-à-dire U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Méthode de connexion triangle-delta pour moteurs asynchrones triphasés
La méthode de connexion triangle-delta consiste à connecter les têtes et les queues de trois enroulements en séquence pour former un triangle, comme indiqué sur la figure :
2. Méthode de connexion en étoile pour les moteurs asynchrones triphasés
La connexion en étoile consiste à connecter les extrémités de trois enroulements, les trois autres fils servant aux connexions d'alimentation. La méthode de connexion est illustrée sur la figure :
Explication du schéma de câblage d'un moteur asynchrone triphasé en figures et en texte
Boîte de jonction pour moteur triphasé
Lorsque le moteur asynchrone triphasé est connecté, la méthode de connexion de la pièce de connexion dans la boîte de jonction est la suivante :
Lorsque le moteur asynchrone triphasé est connecté en angle, la méthode de connexion de la pièce de connexion de la boîte de jonction est la suivante :
Il existe deux méthodes de connexion pour les moteurs asynchrones triphasés : la connexion en étoile et la connexion en triangle.
Méthode de triangulation
Pour des bobines de même tension et de même diamètre de fil, la connexion en étoile offre trois fois moins de tours par phase (1,732 fois) et une puissance trois fois inférieure à celle de la connexion en triangle. La connexion du moteur fini a été conçue pour supporter une tension de 380 V et ne peut généralement pas être modifiée.
Le mode de connexion ne peut être modifié que lorsque la tension triphasée diffère de la tension normale de 380 V. Par exemple, pour une tension triphasée de 220 V, il est possible de remplacer le mode de connexion en étoile (380 V) par un mode de connexion en triangle. Pour une tension triphasée de 660 V, le mode de connexion en triangle (380 V) peut être remplacé par un mode de connexion en étoile, sans modification de la puissance. En général, les moteurs de faible puissance sont connectés en étoile, tandis que les moteurs de forte puissance sont connectés en triangle.
À la tension nominale, un moteur en triangle doit être utilisé. Son remplacement par un moteur en étoile entraîne un fonctionnement en tension réduite, ce qui entraîne une diminution de la puissance et du courant de démarrage. Lors du démarrage d'un moteur de forte puissance (en triangle), le courant est très élevé. Afin de réduire l'impact du courant de démarrage sur la ligne, un démarrage abaisseur est généralement adopté. Une méthode consiste à remplacer le couplage triangle initial par un couplage étoile pour le démarrage. Une fois le couplage étoile démarré, il est reconverti en couplage triangle pour le fonctionnement.
Schéma de câblage d'un moteur asynchrone triphasé
Schéma physique des lignes de transfert avant et arrière pour les moteurs asynchrones triphasés :
Pour assurer la commande avant et arrière d'un moteur, deux phases de son alimentation peuvent être ajustées l'une par rapport à l'autre (on parle de commutation). Généralement, la phase V reste inchangée, tandis que les phases U et W sont ajustées l'une par rapport à l'autre. Afin de garantir une inversion fiable de l'ordre des phases du moteur lorsque deux contacteurs sont actionnés, le câblage doit être cohérent au niveau du port supérieur du contact et la phase doit être ajustée au niveau du port inférieur. En raison de l'inversion de l'ordre des phases, il est nécessaire de s'assurer que les deux bobines KM ne peuvent pas être alimentées simultanément, sous peine de provoquer de graves courts-circuits entre phases. Par conséquent, un verrouillage est nécessaire.
Pour des raisons de sécurité, un circuit de commande à double verrouillage avant et arrière avec verrouillage par bouton (mécanique) et verrouillage par contacteur (électrique) est souvent utilisé ; en utilisant le verrouillage par bouton, même si les boutons avant et arrière sont enfoncés simultanément, les deux contacteurs utilisés pour le réglage de phase ne peuvent pas être mis sous tension simultanément, évitant ainsi mécaniquement les courts-circuits entre phases.
De plus, grâce au verrouillage des contacteurs, tant que l'un d'eux est sous tension, son contact fermé pendant une longue période ne se ferme pas. Ainsi, en cas de double verrouillage mécanique et électrique, le système d'alimentation du moteur est protégé contre les courts-circuits entre phases, protégeant ainsi efficacement le moteur et évitant les accidents causés par ces courts-circuits lors de la modulation de phase, susceptibles de provoquer la combustion du contacteur.
Date de publication : 07/08/2023