Étant donné que les moteurs asynchrones triphasés et monophasés utilisent le principe de l'induction électromagnétique, ils transfèrent l'énergie électrique du stator au rotor par couplage de champs magnétiques rotatifs et produisent de l'énergie mécanique en tant que machine tournante. Il présente de nombreuses similitudes avec les transformateurs, c'est pourquoi certaines méthodes d'analyse des transformateurs sont également applicables à l'analyse de leur stator et de leur rotor.
★ Les courants de Foucault dans l'électricité CA existent dans des équipements tels que les transformateurs de puissance, les moteurs à induction CA triphasés, les générateurs, etc. Bien que les courants de Foucault ne soient pas visibles, ils existent.
Tout équipement électrique utilisant le principe de l'induction électromagnétique est affecté par les courants de Foucault, qui affectent principalement le taux d'utilisation de l'énergie électrique dans les circuits alternatifs. En effet, les courants de Foucault peuvent générer de la chaleur Joule et la quantité de chaleur générée est proportionnelle au carré du courant. Pour les applications telles que les moteurs électriques, les générateurs, les transformateurs, etc., ce type de génération de chaleur entraîne généralement un gaspillage d'énergie électrique. Dans les moteurs à courant alternatif triphasés, par exemple, étant donné que la bobine du stator et la partie tournante du rotor utilisent un entrefer pour transmettre la force électromotrice induite entre elles, s'il y a trop d'espace entre elles, le courant de fonctionnement à vide du moteur augmentera. Si rien n’est fait, cela pourrait provoquer une surchauffe grave et brûler la bobine du stator. Ceci est dû à des courants de Foucault excessifs.
★ Les courants de Foucault en courant alternatif sont le phénomène par lequel, sous l'action d'un champ magnétique alternatif, un noyau magnétique attaché à une bobine alternative sera traversé par des lignes magnétiques (ou des tôles d'acier au silicium) en raison de l'induction électromagnétique. Un courant électrique traversera le conducteur en boucle fermée dans la bobine en même temps que des lignes magnétiques traversent la tôle d'acier au silicium. Des courants induits sont générés sur des plans perpendiculaires à ces lignes magnétiques, formant automatiquement une boucle fermée (c'est-à-dire des courants de Foucault). C’est pourquoi on les appelle courants de Foucault. Toute substance dont la conductivité change en fonction de la direction ou de l'intensité d'un champ magnétique peut produire des courants de Foucault. L'ampleur des courants de Foucault est directement proportionnelle à celle du champ magnétique et aux modifications de la zone de liaison du flux, tout en étant inversement proportionnelle à la résistivité électrique (voir la loi de Lenz).
De plus, comme il existe une certaine résistance dans les noyaux de tôles d'acier au silicium, leur présence provoque un échauffement et une perte d'une partie de l'énergie électrique due au flux de courants de Foucault. Par conséquent, lors de la fabrication de moteurs, des espaces appropriés doivent être laissés entre le stator et le rotor ; des écarts trop grands ne fonctionneraient pas.
La structure du moteur à courant alternatif asynchrone triphasé
Les principaux composants d'un moteur à courant alternatif asynchrone triphasé sont présentés dans la figure ci-dessous :
Il se compose de deux parties principales : le stator et le rotor.
Le stator fait référence à la partie fixe du moteur. Il se compose principalement d'une base de machine, d'un noyau de stator, d'un couvercle d'extrémité et d'un enroulement symétrique triphasé du stator. Le bâti de la machine est généralement en fonte ou en acier moulé. Le noyau du stator est enfoncé dans la base de la machine. Le noyau du stator fait partie du circuit magnétique du moteur. Afin de réduire les pertes de fer, il est constitué de tôles d'acier au silicium de 0,5 mm d'épaisseur empilées en forme circulaire et pressées dans la base de la machine.
Il existe plusieurs fentes uniformément réparties sur la circonférence intérieure N du noyau pour l'encastrement de l'enroulement triphasé du stator. Le bobinage des petits moteurs est généralement réalisé par du fil émaillé. Il y a six bornes de sortie pour chaque enroulement de phase dans un moteur asynchrone, U1, V1, W1 représentant respectivement son extrémité de départ et U2, V2, W2 représentant son extrémité finale ; ils sont généralement sortis de la boîte de jonction située au-dessus de la base de la machine. Les enroulements symétriques triphasés peuvent être connectés en étoile ou en triangle en fonction de la tension secteur et de la tension nominale ; par exemple, si la tension de ligne est de 380 V tandis que la tension de phase nominale pour le groupe de bobines du moteur est de 220 V, alors les enroulements doivent être connectés en étoile ; si la tension nominale du groupe de bobines est de 380 V, les enroulements doivent être connectés en triangle comme indiqué ci-dessous :
Premièrement, cela garantit que chaque enroulement de phase fonctionne sous sa tension nominale. Il existe certaines règles pour la disposition des extrémités sortantes de chaque enroulement de phase dans la boîte de jonction.
Deuxièmement, le rotor
Le rotor est la partie rotative du moteur et est composé d'un arbre, d'un noyau de rotor, d'un enroulement de rotor et d'un ventilateur.
Le noyau du rotor est également constitué de tôles d'acier au silicium de 0,5 mm d'épaisseur empilées dans un cylindre avec l'arbre pressé au milieu. Sa surface circulaire extérieure comporte plusieurs fentes uniformément réparties où sont placés les enroulements du rotor. Selon les différentes formes structurelles d'enroulements sur les rotors, les moteurs asynchrones peuvent être divisés en deux types : le type à cage d'écureuil et le type à rotor bobiné.
Type à cage d'écureuil : des barres de cuivre nues sont insérées dans les fentes du noyau du rotor et soudées aux deux extrémités à deux anneaux de cuivre (également appelés anneaux d'extrémité). En raison de sa forme similaire à celle d’une cage d’écureuil, on l’appelle un moteur à cage d’écureuil.
Afin d'économiser les matériaux en cuivre, actuellement pour les moteurs à cage d'écureuil de moins de 100 kW, leurs rotors utilisent généralement des rotors en fonte d'aluminium. Les rotors en fonte d'aluminium font fondre l'aluminium à l'aide de méthodes de coulée sous pression ou de coulée centrifuge et le versent dans les fentes du noyau du rotor avec les deux anneaux d'extrémité et les ventilateurs internes pendant la coulée. Cela simplifie les processus de fabrication tout en réduisant les coûts des moteurs.
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