Connaissance de base des moteurs électriques

1. Introduction aux moteurs électriques

Un moteur électrique est un appareil qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Il utilise une bobine sous tension (c'est-à-dire un enroulement de stator) pour générer un champ magnétique tournant et agir sur le rotor (comme un cadre en aluminium fermé à cage d'écureuil) pour former un couple de rotation magnétoélectrique.

Les moteurs électriques sont divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif selon les différentes sources d'énergie utilisées. La plupart des moteurs du système électrique sont des moteurs à courant alternatif, qui peuvent être des moteurs synchrones ou des moteurs asynchrones (la vitesse du champ magnétique du stator du moteur ne maintient pas une vitesse synchrone avec la vitesse de rotation du rotor).

Un moteur électrique se compose principalement d'un stator et d'un rotor, et la direction de la force agissant sur le fil sous tension dans le champ magnétique est liée à la direction du courant et à la direction de la ligne d'induction magnétique (direction du champ magnétique). Le principe de fonctionnement d’un moteur électrique est l’effet d’un champ magnétique sur la force agissant sur le courant, provoquant la rotation du moteur.

2. Division des moteurs électriques

① Classification par alimentation en état de marche

Selon les différentes sources d’alimentation des moteurs électriques, ils peuvent être divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif. Les moteurs à courant alternatif sont également divisés en moteurs monophasés et moteurs triphasés.

② Classification par structure et principe de fonctionnement

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à courant continu, moteurs asynchrones et moteurs synchrones selon leur structure et leur principe de fonctionnement. Les moteurs synchrones peuvent également être divisés en moteurs synchrones à aimant permanent, moteurs synchrones à réluctance et moteurs synchrones à hystérésis. Les moteurs asynchrones peuvent être divisés en moteurs à induction et moteurs à collecteur AC. Les moteurs à induction sont divisés en moteurs asynchrones triphasés et moteurs asynchrones à pôles ombragés. Les moteurs à collecteur AC sont également divisés en moteurs excités en série monophasés, moteurs à double usage AC DC et moteurs répulsifs.

③ Classé par mode de démarrage et de fonctionnement

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs asynchrones monophasés démarrés par condensateur, moteurs asynchrones monophasés actionnés par condensateur, moteurs asynchrones monophasés démarrés par condensateur et moteurs asynchrones monophasés à phase divisée en fonction de leurs modes de démarrage et de fonctionnement.

④ Classification par finalité

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs d’entraînement et moteurs de commande en fonction de leur objectif.

Les moteurs électriques destinés à l'entraînement sont divisés en outils électriques (y compris les outils de perçage, de polissage, de rainurage, de coupe et d'expansion), moteurs électriques pour appareils électroménagers (y compris les machines à laver, les ventilateurs électriques, les réfrigérateurs, les climatiseurs, les enregistreurs, les magnétoscopes, Lecteurs DVD, aspirateurs, appareils photo, souffleurs électriques, rasoirs électriques, etc.) et autres petits équipements mécaniques généraux (y compris diverses petites machines-outils, petites machines, équipements médicaux, instruments électroniques, etc.).

Les moteurs de commande sont divisés en moteurs pas à pas et servomoteurs.
⑤ Classification par structure du rotor

Selon la structure du rotor, les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à induction à cage (anciennement connus sous le nom de moteurs asynchrones à cage d'écureuil) et en moteurs à induction à rotor bobiné (anciennement connus sous le nom de moteurs asynchrones bobinés).

⑥ Classé par vitesse de fonctionnement

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à grande vitesse, moteurs à basse vitesse, moteurs à vitesse constante et moteurs à vitesse variable en fonction de leur vitesse de fonctionnement.

⑦ Classification par forme de protection

un. Type ouvert (tel que IP11, IP22).

Hormis la structure de support nécessaire, le moteur ne dispose pas de protection particulière pour les parties tournantes et sous tension.

b. Type fermé (tel que IP44, IP54).

Les pièces rotatives et sous tension à l'intérieur du carter du moteur nécessitent une protection mécanique nécessaire pour éviter tout contact accidentel, mais cela n'entrave pas significativement la ventilation. Les moteurs de protection sont divisés dans les types suivants en fonction de leurs différentes structures de ventilation et de protection.

ⓐ Type de couverture en maille.

Les ouvertures de ventilation du moteur sont recouvertes de revêtements perforés pour empêcher les parties rotatives et sous tension du moteur d'entrer en contact avec des objets extérieurs.

ⓑ Résistant aux gouttes.

La structure de l'évent du moteur peut empêcher les liquides ou les solides tombant verticalement de pénétrer directement à l'intérieur du moteur.

ⓒ Résistant aux éclaboussures.

La structure de l'évent du moteur peut empêcher les liquides ou les solides de pénétrer à l'intérieur du moteur dans n'importe quelle direction dans une plage d'angle vertical de 100°.

ⓓ Fermé.

La structure du carter du moteur peut empêcher le libre échange d’air à l’intérieur et à l’extérieur du carter, mais elle ne nécessite pas une étanchéité complète.

ⓔÉtanche.
La structure du boîtier du moteur peut empêcher l'eau avec une certaine pression de pénétrer à l'intérieur du moteur.

ⓕ Etanche.

Lorsque le moteur est immergé dans l'eau, la structure du boîtier du moteur peut empêcher l'eau de pénétrer à l'intérieur du moteur.

ⓖ Style de plongée.

Le moteur électrique peut fonctionner longtemps dans l’eau sous la pression nominale de l’eau.

ⓗ Antidéflagrant.

La structure du carter du moteur est suffisante pour empêcher l'explosion de gaz à l'intérieur du moteur de se transmettre à l'extérieur du moteur, provoquant l'explosion de gaz combustible à l'extérieur du moteur. Compte officiel « Littérature Génie Mécanique », station-service des ingénieurs !

⑧ Classé par méthodes de ventilation et de refroidissement

un. Auto-refroidissement.

Les moteurs électriques dépendent uniquement du rayonnement de surface et du flux d’air naturel pour leur refroidissement.

b. Ventilateur auto-refroidi.

Le moteur électrique est entraîné par un ventilateur qui fournit de l'air de refroidissement pour refroidir la surface ou l'intérieur du moteur.

c. Son ventilateur s'est refroidi.

Le ventilateur fournissant de l’air de refroidissement n’est pas entraîné par le moteur électrique lui-même, mais est entraîné indépendamment.

d. Type de ventilation par canalisation.

L'air de refroidissement n'est pas directement introduit ou évacué depuis l'extérieur du moteur ou depuis l'intérieur du moteur, mais est introduit ou évacué du moteur via des canalisations. Les ventilateurs pour la ventilation des pipelines peuvent être auto-refroidis par ventilateur ou par un autre ventilateur.

e. Refroidissement liquide.

Les moteurs électriques sont refroidis avec du liquide.

f. Refroidissement des gaz en circuit fermé.

La circulation du fluide pour refroidir le moteur se fait dans un circuit fermé qui comprend le moteur et le refroidisseur. Le fluide de refroidissement absorbe la chaleur lors de son passage dans le moteur et libère de la chaleur lors de son passage dans le refroidisseur.
g. Refroidissement de surface et refroidissement interne.

Le fluide de refroidissement qui ne traverse pas l'intérieur du conducteur du moteur est appelé refroidissement de surface, tandis que le fluide de refroidissement qui traverse l'intérieur du conducteur du moteur est appelé refroidissement interne.

⑨ Classification par forme de structure d'installation

La forme d'installation des moteurs électriques est généralement représentée par des codes.

Le code est représenté par l'abréviation IM pour installation internationale,

La première lettre de IM représente le code du type d'installation, B représente une installation horizontale et V représente une installation verticale ;

Le deuxième chiffre représente le code de fonction, représenté par des chiffres arabes.

⑩ Classification par niveau d'isolation

Niveau A, niveau E, niveau B, niveau F, niveau H, niveau C. La classification du niveau d'isolation des moteurs est indiquée dans le tableau ci-dessous.

⑪ Classé selon les heures de travail nominales

Système de travail continu, intermittent et à court terme.

Système de service continu (SI). Le moteur garantit un fonctionnement à long terme sous la valeur nominale spécifiée sur la plaque signalétique.

Horaires de travail réduits (S2). Le moteur ne peut fonctionner que pendant une période limitée sous la valeur nominale spécifiée sur la plaque signalétique. Il existe quatre types de normes de durée pour un fonctionnement à court terme : 10 min, 30 min, 60 min et 90 min.

Système de travail intermittent (S3). Le moteur ne peut être utilisé que de manière intermittente et périodique sous la valeur nominale spécifiée sur la plaque signalétique, exprimée en pourcentage de 10 minutes par cycle. Par exemple, FC=25 % ; Parmi eux, S4 à S10 appartiennent à plusieurs systèmes de fonctionnement intermittent dans différentes conditions.

9.2.3 Défauts courants des moteurs électriques

Les moteurs électriques rencontrent souvent divers défauts lors d'un fonctionnement à long terme.

Si la transmission de couple entre le connecteur et le réducteur est importante, le trou de connexion sur la surface de la bride présente une usure importante, ce qui augmente l'espace d'ajustement de la connexion et conduit à une transmission de couple instable ; L'usure de la position du roulement causée par des dommages au roulement de l'arbre du moteur ; Usure entre les têtes d'arbre et les rainures de clavette, etc. Après l'apparition de tels problèmes, les méthodes traditionnelles se concentrent principalement sur le soudage de réparation ou l'usinage après le placage au pinceau, mais les deux présentent certains inconvénients.

La contrainte thermique générée par le soudage de réparation à haute température ne peut pas être complètement éliminée, ce qui est sujet à la flexion ou à la rupture ; Cependant, le placage à la brosse est limité par l'épaisseur du revêtement et est sujet au pelage, et les deux méthodes utilisent du métal pour réparer le métal, ce qui ne peut pas modifier la relation « dur à dur ». Sous l'action combinée de diverses forces, cela provoquera toujours une réusure.

Les pays occidentaux contemporains utilisent souvent des matériaux composites polymères comme méthodes de réparation pour résoudre ces problèmes. L'application de matériaux polymères pour la réparation n'affecte pas la contrainte thermique de soudage et l'épaisseur de la réparation n'est pas limitée. Dans le même temps, les matériaux métalliques du produit n'ont pas la flexibilité nécessaire pour absorber l'impact et les vibrations de l'équipement, éviter la possibilité de réusure et prolonger la durée de vie des composants de l'équipement, économisant ainsi beaucoup de temps d'arrêt pour les entreprises et créant une énorme valeur économique.
(1) Phénomène de défaut : le moteur ne peut pas démarrer après avoir été connecté

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① Erreur de câblage de l'enroulement du stator – vérifiez le câblage et corrigez l'erreur.

② Circuit ouvert dans l'enroulement du stator, court-circuit à la terre, circuit ouvert dans l'enroulement du moteur à rotor bobiné – identifiez le point de défaut et éliminez-le.

③ Charge excessive ou mécanisme de transmission bloqué – vérifiez le mécanisme de transmission et la charge.

④ Circuit ouvert dans le circuit rotor d'un moteur à rotor bobiné (mauvais contact entre le balai et la bague collectrice, circuit ouvert dans le rhéostat, mauvais contact dans le câble, etc.) – identifier le point de circuit ouvert et réparer.

⑤ La tension d'alimentation est trop basse – vérifiez la cause et éliminez-la.

⑥ Perte de phase d'alimentation – vérifiez le circuit et rétablissez le triphasé.

(2) Phénomène de défaut : augmentation de la température du moteur trop élevée ou fumée

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① Surchargé ou démarré trop fréquemment – ​​réduisez la charge et réduisez le nombre de démarrages.

② Perte de phase pendant le fonctionnement – ​​vérifiez le circuit et rétablissez le triphasé.

③ Erreur de câblage de l'enroulement du stator – vérifiez le câblage et corrigez-le.

④ L'enroulement du stator est mis à la terre et il y a un court-circuit entre les spires ou les phases – identifiez l'emplacement de la mise à la terre ou du court-circuit et réparez-le.

⑤ Enroulement du rotor cage cassé – remplacer le rotor.

⑥ Fonctionnement de phase manquante de l'enroulement du rotor bobiné – identifiez le point de défaut et réparez-le.

⑦ Friction entre le stator et le rotor – Vérifiez les roulements et le rotor pour déceler toute déformation, réparez ou remplacez.

⑧ Mauvaise ventilation – vérifiez si la ventilation n'est pas obstruée.

⑨ Tension trop élevée ou trop basse – Vérifiez la cause et éliminez-la.

(3) Phénomène de défaut : vibrations excessives du moteur

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① Rotor déséquilibré – balance de nivellement.

② Poulie déséquilibrée ou extension d'arbre pliée – vérifier et corriger.

③ Le moteur n'est pas aligné avec l'axe de charge – vérifiez et ajustez l'axe de l'unité.

④ Mauvaise installation du moteur – vérifiez l’installation et les vis de fondation.

⑤ Surcharge soudaine – réduisez la charge.

(4) Phénomène de défaut : son anormal pendant le fonctionnement
Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① Friction entre le stator et le rotor – Vérifiez les roulements et le rotor pour déceler toute déformation, réparez ou remplacez.

② Roulements endommagés ou mal lubrifiés – remplacez et nettoyez les roulements.

③ Fonctionnement avec perte de phase du moteur – vérifiez le point de circuit ouvert et réparez-le.

④ Collision de la lame avec le boîtier – vérifier et éliminer les défauts.

(5) Phénomène de défaut : la vitesse du moteur est trop faible lorsqu'il est sous charge

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① La tension d'alimentation est trop basse – vérifiez la tension d'alimentation.

② Charge excessive – vérifiez la charge.

③ Enroulement du rotor cage cassé – remplacer le rotor.

④ Contact mauvais ou déconnecté d'une phase du groupe de fils du rotor d'enroulement – ​​vérifiez la pression des balais, le contact entre le balai et la bague collectrice et l'enroulement du rotor.
(6) Phénomène de défaut : le carter du moteur est sous tension

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

① Mauvaise mise à la terre ou résistance de mise à la terre élevée – Connectez le fil de terre conformément aux réglementations pour éliminer les défauts de mise à la terre.

② Les enroulements sont humides – subissent un traitement de séchage.

③ Dommages à l'isolation, collision de câbles – Trempez la peinture pour réparer l'isolation, rebranchez les câbles. 9.2.4 Procédures de fonctionnement du moteur

① Avant le démontage, utilisez de l'air comprimé pour souffler la poussière sur la surface du moteur et essuyez-le.

② Sélectionnez le lieu de travail pour le démontage du moteur et nettoyez l'environnement sur site.

③ Familiarisé avec les caractéristiques structurelles et les exigences techniques de maintenance des moteurs électriques.

④ Préparez les outils nécessaires (y compris les outils spéciaux) et l'équipement pour le démontage.

⑤ Afin de mieux comprendre les défauts de fonctionnement du moteur, un test d'inspection peut être effectué avant le démontage si les conditions le permettent. À cette fin, le moteur est testé avec une charge et la température, le bruit, les vibrations et autres conditions de chaque partie du moteur sont vérifiées en détail. La tension, le courant, la vitesse, etc. sont également testés. Ensuite, la charge est déconnectée et un test d'inspection à vide distinct est effectué pour mesurer le courant à vide et la perte à vide, et des enregistrements sont effectués. Compte officiel « Littérature Génie Mécanique », station-service des ingénieurs !

⑥ Coupez l'alimentation électrique, retirez le câblage externe du moteur et conservez des enregistrements.

⑦ Sélectionnez un mégohmmètre de tension approprié pour tester la résistance d'isolement du moteur. Afin de comparer les valeurs de résistance d'isolement mesurées lors de la dernière maintenance afin de déterminer la tendance du changement d'isolation et l'état d'isolation du moteur, les valeurs de résistance d'isolement mesurées à différentes températures doivent être converties à la même température, généralement convertie à 75 ℃.

⑧ Testez le taux d'absorption K. Lorsque le taux d'absorption K>1,33, cela indique que l'isolation du moteur n'a pas été affectée par l'humidité ou que le degré d'humidité n'est pas grave. Afin de comparer avec les données précédentes, il est également nécessaire de convertir le taux d'absorption mesuré à n'importe quelle température à la même température.

9.2.5 Entretien et réparation des moteurs électriques

Lorsque le moteur tourne ou fonctionne mal, il existe quatre méthodes pour prévenir et éliminer les défauts en temps opportun, à savoir regarder, écouter, sentir et toucher, pour garantir le fonctionnement sûr du moteur.

(1) Regardez

Observez s'il y a des anomalies pendant le fonctionnement du moteur, qui se manifestent principalement dans les situations suivantes.

① Lorsque l'enroulement du stator est court-circuité, de la fumée peut être visible du moteur.

② Lorsque le moteur est gravement surchargé ou déphasé, la vitesse ralentira et il y aura un fort « bourdonnement ».

③ Lorsque le moteur fonctionne normalement, mais s'arrête soudainement, des étincelles peuvent apparaître au niveau de la connexion desserrée ; Phénomène de fusion d'un fusible ou de blocage d'un composant.

④ Si le moteur vibre violemment, cela peut être dû à un blocage du dispositif de transmission, à une mauvaise fixation du moteur, à des boulons de fondation desserrés, etc.

⑤ S'il y a une décoloration, des marques de brûlure et des taches de fumée au niveau des contacts internes et des connexions du moteur, cela indique qu'il peut y avoir une surchauffe locale, un mauvais contact au niveau des connexions des conducteurs ou des enroulements brûlés.

(2) Écoutez

Le moteur doit émettre un « bourdonnement » uniforme et léger pendant le fonctionnement normal, sans aucun bruit ni son particulier. Si trop de bruit est émis, notamment du bruit électromagnétique, du bruit de roulement, du bruit de ventilation, du bruit de frottement mécanique, etc., cela peut être un précurseur ou un phénomène de dysfonctionnement.

① Concernant le bruit électromagnétique, si le moteur émet un son fort et lourd, il peut y avoir plusieurs raisons.

un. L'entrefer entre le stator et le rotor est inégal et le son fluctue de haut en bas avec le même intervalle de temps entre les sons hauts et bas. Ceci est dû à l’usure des roulements, qui fait que le stator et le rotor ne sont pas concentriques.

b. Le courant triphasé est déséquilibré. Cela est dû à une mise à la terre incorrecte, à un court-circuit ou à un mauvais contact de l'enroulement triphasé. Si le son est très sourd, cela indique que le moteur est gravement surchargé ou déphasé.

c. Noyau de fer lâche. La vibration du moteur pendant le fonctionnement provoque le desserrage des boulons de fixation du noyau de fer, provoquant le desserrage de la tôle d'acier au silicium du noyau de fer et l'émission de bruit.

② Le bruit des roulements doit être surveillé fréquemment pendant le fonctionnement du moteur. La méthode de surveillance consiste à appuyer une extrémité du tournevis contre la zone de montage du roulement et l'autre extrémité près de l'oreille pour entendre le bruit du fonctionnement du roulement. Si le roulement fonctionne normalement, son son sera un petit « bruissement » continu, sans aucune fluctuation de hauteur ni bruit de frottement du métal. Si les sons suivants se produisent, cela est considéré comme anormal.

un. Il y a un « grincement » lorsque le roulement fonctionne, qui est un bruit de frottement métallique, généralement causé par un manque d'huile dans le roulement. Le roulement doit être démonté et ajouté avec une quantité appropriée de graisse lubrifiante.

b. S'il y a un « grincement », c'est le bruit émis lorsque la bille tourne, généralement causé par le séchage de la graisse lubrifiante ou le manque d'huile. Une quantité appropriée de graisse peut être ajoutée.

c. S'il y a un « clic » ou un « craquement », c'est le son généré par le mouvement irrégulier de la bille dans le roulement, qui est causé par l'endommagement de la bille dans le roulement ou l'utilisation à long terme du moteur. , et le séchage de la graisse lubrifiante.

③ Si le mécanisme de transmission et le mécanisme entraîné émettent des sons continus plutôt que fluctuants, ils peuvent être traités des manières suivantes.

un. Les bruits de « claquements » périodiques sont causés par des joints de courroie inégaux.

b. Un bruit sourd périodique est causé par un accouplement ou une poulie desserrée entre les arbres, ainsi que par des clavettes ou des rainures de clavette usées.

c. Le bruit de collision inégal est causé par la collision des pales du vent avec le couvercle du ventilateur.
(3) Odeur

En sentant l'odeur du moteur, les défauts peuvent également être identifiés et évités. Si une odeur particulière de peinture est détectée, cela indique que la température interne du moteur est trop élevée ; Si une forte odeur de brûlé ou de brûlé est détectée, cela peut être dû à une rupture de la couche isolante ou à la brûlure du bobinage.

(4) Touchez

Toucher la température de certaines parties du moteur peut également déterminer la cause du dysfonctionnement. Pour garantir la sécurité, le dos de la main doit être utilisé pour toucher les parties environnantes du boîtier du moteur et des roulements lors du contact. Si des anomalies de température sont constatées, il peut y avoir plusieurs raisons.

① Mauvaise ventilation. Tels que le détachement du ventilateur, les conduits de ventilation obstrués, etc.

② Surcharge. Provoquant un courant excessif et une surchauffe de l’enroulement du stator.

③ Court-circuit entre les enroulements du stator ou déséquilibre de courant triphasé.

④ Démarrages ou freinages fréquents.

⑤ Si la température autour du roulement est trop élevée, cela peut être dû à un endommagement du roulement ou à un manque d'huile.