Comme les besoins en énergie des systèmes à charge unique sont généralement faibles, toutes nos maisons et bureaux sont alimentés en courant alternatif monophasé uniquement. Pour obtenir de bonnes conditions de travail en utilisant cette alimentation monophasée, des moteurs compatibles doivent être utilisés. En plus d'être compatible, les moteurs doivent être économiques, fiables et faciles à réparer. On peut trouver facilement toutes ces caractéristiques dans un moteur à induction monophasé. Semblables aux moteurs triphasés mais avec quelques modifications, les moteurs à induction monophasés sont un excellent choix pour les appareils électroménagers. Leur conception simple et leur faible coût ont attiré de nombreuses applications.
Définition du moteur à induction monophasé
Les moteurs à induction monophasés sont les moteurs simples qui fonctionnent en courant alternatif monophasé et dans lesquels un couple est produit en raison de l'induction d'électricité provoquée par les champs magnétiques alternatifs. Moteurs à induction monophasés sont de types différents en fonction de leurs conditions de départ et de divers facteurs. Elles sont-
1). Moteurs à phase séparée.
- Moteurs à démarrage par résistance.
- Moteurs à démarrage par capacité.
- Moteur à condensateur permanent.
- Moteur à condensateur à deux valeurs.
2). Moteurs asynchrones à pôles ombragés.
3). Moteur à induction à démarrage à réluctance.
4). Répulsion - démarrer le moteur à induction.
Construction de moteur à induction monophasé
Les pièces principales d'un moteur à induction monophasé sont le stator, le rotor, Enroulements . Le stator est la partie fixe du moteur à laquelle le courant alternatif est fourni. Le stator contient deux types d'enroulements. L'un est l'enroulement principal et l'autre est l'enroulement auxiliaire. Ces enroulements sont placés perpendiculairement les uns aux autres. Un condensateur est attaché à l'enroulement auxiliaire en parallèle.
Comme Alimentation en courant alternatif est utilisé pour le fonctionnement du moteur à induction monophasé, certaines pertes doivent être recherchées, telles que la perte de courant de Foucault, la perte d'hystérésis. Pour supprimer la perte de courant de Foucault, le stator est pourvu d'un emboutissage laminé. Pour réduire les pertes d'hystérésis, ces estampages sont généralement construits en acier au silicium.
Le rotor est la partie rotative du moteur. Ici, le rotor est similaire au rotor à cage d'écureuil. En plus d'être cylindrique, le rotor a des fentes sur toute sa surface. Pour obtenir un fonctionnement régulier et silencieux du moteur, en empêchant le verrouillage magnétique du stator et du rotor, les fentes sont biaisées plutôt que parallèles.
Les conducteurs du rotor sont des barres en aluminium ou en cuivre, sont placés dans les fentes du rotor. Les bagues d'extrémité composées d'aluminium ou de cuivre mettent en court-circuit les conducteurs du rotor. Dans ce moteur à induction monophasé, les bagues collectrices et commutateurs ne sont pas utilisés, leur construction devient donc très simple et facile.
Circuit équivalent du moteur à induction monophasé
Basé sur la théorie du double champ tournant, le circuit équivalent du moteur à induction monophasé peut être dessiné. Le circuit est dessiné à deux positions - état du rotor à l'arrêt, état du rotor bloqué.
Le moteur avec un rotor bloqué agit comme un transformateur avec son enroulement secondaire court-circuité.
circuit équivalent du moteur à induction monophasé
En état de rotor à l'arrêt, deux champs magnétiques rotatifs sont de direction opposée avec des amplitudes également divisées et apparaissent comme connectés en série l'un à l'autre.
circuit de moteur à induction monophasé en état de rotor à l'arrêt
Principe de fonctionnement du moteur à induction monophasé
L'enroulement principal des moteurs asynchrones monophasés est alimenté par un courant alternatif monophasé. Cela produit un flux magnétique fluctuant autour du rotor. Cela signifie que lorsque la direction du courant alternatif change, la direction du champ magnétique généré change. Cette condition n'est pas suffisante pour provoquer la rotation du rotor. Ici, le principe de la théorie des champs à double rotation est appliqué.
Selon la théorie du double champ tournant, un seul champ alternatif est dû à la combinaison de deux champs de même grandeur mais tournant dans le sens opposé. L'amplitude de ces deux champs est égale à la moitié de l'amplitude du champ alternatif. Cela signifie que lorsque le courant alternatif est appliqué, deux champs de demi-magnitude sont produits avec des amplitudes égales mais tournant dans des directions opposées.
Donc, maintenant il y a un courant circulant dans le stator et un champ magnétique tournant sur le rotor, donc Loi de Faraday de l'induction électromagnétique agit sur le rotor. Selon cette loi, les champs magnétiques tournants produisent de l’électricité dans le rotor qui génère une force «F» qui peut faire tourner le rotor.
Pourquoi le moteur à induction monophasé ne démarre pas automatiquement?
Lorsque la loi d'induction électromagnétique de loin est appliquée au rotor, l'électricité est induite et une force est générée sur les barres du rotor. Mais selon la théorie du double champ tournant, il existe deux champs magnétiques de même amplitude mais tournant dans la direction opposée. Ainsi, deux vecteurs de force sont produits avec une amplitude égale mais dans une direction opposée.
Ainsi, ces vecteurs de force, comme ils sont de même amplitude mais de sens opposé, ne font pas tourner le rotor. Ainsi, les moteurs à induction monophasés ne démarrent pas automatiquement. Le moteur bourdonne simplement dans cette condition. Pour éviter cette situation et faire tourner le rotor, la force de démarrage doit être appliquée pour un moteur monophasé. Lorsque la force dans une direction devient supérieure à la force dans l'autre direction, le rotor commence à tourner. Dans les moteurs à induction monophasés, des enroulements auxiliaires sont utilisés à cet effet.
Méthodes de démarrage du moteur à induction monophasé
Le moteur à induction monophasé n'a pas de couple de démarrage, donc des circuits externes sont nécessaires pour fournir ce couple de démarrage. Le stator de ces moteurs contient un enroulement auxiliaire à cet effet. L'enroulement auxiliaire est connecté en parallèle à un condensateur. Lorsque le condensateur est allumé, similaire à l'enroulement principal, faisant tourner deux champs magnétiques de même amplitude mais dans une direction opposée sont observés sur l'enroulement auxiliaire.
A partir de ces deux champs magnétiques de l'enroulement auxiliaire, l'un annule l'un des champs magnétiques de l'enroulement principal tandis que l'autre s'additionne avec un autre champ magnétique de l'enroulement principal. Ainsi, il en résulte un champ magnétique tournant unique de grande amplitude. Cela produit une force dans une direction, d'où la rotation du rotor. Une fois que le rotor commence à tourner, il tourne même si le condensateur est éteint.
Il existe différentes méthodes de déclaration des moteurs à induction monophasés. Habituellement, ces moteurs sont choisis en fonction de leurs méthodes de démarrage. Ces méthodes peuvent être classées comme
- Démarrage en deux phases.
- Démarrage à pôles ombragés.
- Démarrage du moteur de répulsion
- La réticence à démarrer.
Dans les démarrages en phase séparée, le stator comporte deux types d'enroulements - l'enroulement principal et l'enroulement auxiliaire, connectés en parallèle. Les moteurs avec ce type de méthodes de démarrage sont
- Moteurs à phases séparées par résistance.
- Moteurs à phase séparée à condensateur.
- Les condensateurs démarrent et font fonctionner les moteurs.
- Moteur fonctionnant par condensateur.
Moteur de démarrage par condensateur à induction monophasé
Ceci est également appelé un moteur à condensateur à phases séparées. Ici, le nombre de spires de l'enroulement auxiliaire est égal à celui de l'enroulement principal. Le condensateur est connecté en série avec l'enroulement auxiliaire. L'enroulement auxiliaire est déconnecté à l'aide d'un interrupteur centrifuge lorsque le rotor atteint 75% de la vitesse synchrone. Le moteur continue d'accélérer jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse normale.
Les puissances nominales des moteurs à démarrage par condensateur se situent entre 120 W et 750 W. Ces moteurs optent généralement pour des applications telles que les réfrigérateurs, les climatiseurs, etc. en raison de leur couple de démarrage élevé.
Applications du moteur à induction monophasé
Ces moteurs sont utilisés dans les ventilateurs, les réfrigérateurs, les climatiseurs, les aspirateurs, les machines à laver, les pompes centrifuges, les outils, les petits appareils agricoles, les soufflantes, etc. l'alimentation triphasée n'est pas disponible. Les moteurs de 1/400 kW à 1/25 kW sont utilisés dans les jouets, les sèche-cheveux, etc.
Donc, fondamentalement, nous utilisons monophasé moteurs asynchrones dans notre vie quotidienne fréquemment. Ces moteurs sont faciles à réparer. Pourtant, ces moteurs présentent certains inconvénients. Lequel des inconvénients de ces moteurs avez-vous rencontré? Pouvez-vous en citer quelques-uns?
Source de l'image: Circuits de moteur à induction monophasés
