Une moteur à induction est un appareil électrique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Il est le plus largement utilisé pour les applications industrielles en raison de son attribut d'auto-démarrage. Le moteur à induction à bague collectrice est l'un des types de moteur à induction triphasé et est un type de moteur à rotor bobiné. En raison de divers avantages comme un courant initial faible, un couple de démarrage élevé et un facteur de puissance amélioré, il est utilisé dans les applications qui nécessitent un couple élevé, des grues et des ascenseurs. Les enroulements du rotor se composent d'un plus grand nombre d'enroulements, d'une tension induite plus élevée et de moins de courant par rapport au rotor à cage d'écureuil. Les enroulements sont connectés à une résistance externe via des bagues collectrices, ce qui permet de contrôler le couple / la vitesse d'un moteur.
Qu'est-ce qu'un moteur à induction à bague collectrice?
Définition: Un moteur à induction à bague collectrice est appelé moteur asynchrone car la vitesse à laquelle il fonctionne n'est pas égale à la vitesse synchrone d'un rotor. Le rotor de ce type de moteur est de type bobiné. Il comprend un noyau cylindrique en acier laminé et une rainure semi-fermée à la limite extérieure pour recevoir un circuit d'enroulement isolé triphasé.
Bague collectrice dans le moteur à induction
Comme le montre la figure ci-dessus, le rotor est enroulé pour correspondre au nombre de pôles sur le stator. Les trois bornes d'un rotor et les trois bornes de démarrage reliées par des bagues collectrices sont reliées à un arbre. Le but de l'arbre est de transmettre la puissance mécanique.
Construction
Avant de discuter du principe de fonctionnement de bague collectrice Induction moteur , connaissant le construction de moteur à induction à bague collectrice est important. Commençons donc par la construction qui comprend deux parties: le stator et le rotor.
- Stator
- Rotor
Stator
Le stator de ce moteur comprend diverses fentes agencées pour supporter la construction d'un circuit d'enroulement triphasé connecté à une source alternative triphasée.
Rotor
Le rotor de ce moteur est constitué d'un noyau cylindrique avec des tôles d'acier. En plus de cela, le rotor a des fentes parallèles pour recevoir des enroulements triphasés. Les enroulements dans ces fentes sont disposés à 120 degrés les uns par rapport aux autres. Cet agencement peut réduire le bruit et éviter les pauses irrégulières d'un moteur.
Fonctionnement du moteur à induction à bague collectrice
Ce moteur fonctionne sur le principe de Loi de Faraday sur l’induction électromagnétique . Lorsqu'un enroulement de stator est excité avec une alimentation en courant alternatif, l'enroulement de stator produit un flux magnétique. Sur la base de la loi de Faraday de l’induction électromagnétique, l’enroulement du rotor est induit et génère un courant de flux magnétique. Cet EMF induit développe un couple qui permet au rotor de tourner.
Cependant, la différence de phase entre la tension et le courant ne répond pas aux exigences pour générer un couple de démarrage élevé car le couple développé n'est pas unidirectionnel. La résistance externe de valeur élevée est connectée au circuit pour améliorer la différence de phase d'un moteur. En conséquence, la réactance inductive et la différence de phase entre I et V sont réduites. Par conséquent, cette réduction aide le moteur à générer un couple de déclenchement élevé. Le Schéma du moteur à induction à bague collectrice est illustré ci-dessous.
Schéma de connexion du moteur à induction à bague collectrice
Pourquoi des bagues collectrices sont utilisées dans un moteur à induction?
Glisser est défini comme la différence entre la vitesse du flux et la vitesse du rotor. Pour qu'un moteur à induction produise un couple, il doit y avoir au moins une certaine différence entre la vitesse de champ du stator et la vitesse du rotor. Cette différence est appelée «glissement». La bague collectrice »est un dispositif électromécanique qui aide à transmettre la puissance et les signaux électriques d'un composant fixe à un composant rotatif.
Les bagues collectrices sont également connues sous le nom d'interfaces électriques rotatives, de joints rotatifs électriques, de pivots ou d'anneaux collecteurs. Parfois, en fonction de l'application, la bague collectrice nécessite une bande passante plus élevée pour transmettre les données. Les bagues collectrices améliorent l'efficacité et les performances d'un moteur en améliorant le fonctionnement du système et en éliminant les fils qui pendent des joints du moteur.
Calcul de la résistance du moteur à induction à bague collectrice
Le couple maximal se produit si
r = Smax. X —— (I)
Où, Smax = glissement au couple de traction
X = Inductance d'un rotor
r = résistance de l'enroulement du rotor
Ajout de la résistance externe R à l'équation (I),
r + R = (Smax) ». X —— (ii)
D'après les équations (i) et (ii),
R = r (S ’max / Smax - 1) —— (iii)
Par définition de Smax, on obtient Smax = 1 - (Nmax / Ns) —— (iv)
En mettant S’max = 1 dans l’équation (iii), on obtient
R = r. (1 / Smax-1) —— (v)
Disons que Ns = vitesse synchrone de 1000 tr / min et le couple de retrait se produit à 900 tr / min, l'équation (iv) se réduit à Smax = 0,1 (soit 10% de glissement)
Remplacer dans l'équation (v),
R = r. (1 / 0,1 - 1)
R = 9. r
«R» est mesuré à l’aide d’un multimètre. La valeur de résistance 9 fois supérieure à celle d'une résistance de rotor à bague collectrice est connectée à l'extérieur pour obtenir un couple de démarrage maximal.
Commande de vitesse du moteur à induction à bague collectrice
Le contrôle de la vitesse de ce moteur peut être effectué en utilisant deux méthodes qui incluent les suivantes.
Effet de l'ajout de résistance externe
Généralement, le démarrage de ces moteurs se produit lorsqu'il tire une tension de ligne complète qui est 6 à 7 fois plus élevée que le courant à pleine charge. Ce courant élevé peut être contrôlé par une résistance externe connectée en série avec le circuit du rotor. La résistance externe agit comme un rhéostat variable pendant le démarrage du moteur et s'adapte automatiquement à une résistance élevée pour obtenir le courant de démarrage requis.
La résistance externe réduit la résistance élevée dès que le moteur atteint une vitesse normale et augmente le couple de démarrage d'un moteur. L'ajustement de la résistance externe aide également à diminuer le courant du rotor et du stator, mais améliore le facteur de puissance d'un moteur.
Utilisation du circuit à thyristors
Le circuit marche / arrêt du thyristor est une autre façon de contrôler la vitesse d'un moteur. Dans cette méthode, le courant alternatif du rotor est connecté à un pont redresseur triphasé et connecté à une résistance externe via un filtre. Le thyristor est connecté à travers une résistance externe et est activé / désactivé à haute fréquence. Le rapport entre le temps de marche et le temps d'arrêt estime la valeur réelle de la résistance du circuit du rotor qui aide à contrôler la vitesse d'un moteur en contrôlant les caractéristiques vitesse-couple.
Différence entre la cage d'écureuil et le moteur à induction à bague collectrice
La différence entre ces deux moteurs est discutée ci-dessous.
| Moteur à bague collectrice | Moteur de cage d'écureuil |
| Il a un rotor de type bobiné | Son rotor est de type cage d'écureuil |
| Le rotor a un noyau cylindrique a des fentes parallèles, dans lesquelles chaque fente a une barre | Les fentes ne sont pas parallèles les unes aux autres |
| La construction est compliquée à cause des bagues collectrices et des brosses | La construction est simple |
| Le circuit de résistance externe est connecté à un moteur | Aucun circuit de résistance externe car les barres du rotor sont complètement fendues |
| Le couple de démarrage est élevé | Le couple est faible |
| L'efficacité est faible | L'efficacité est élevée |
Avantages et inconvénients du moteur à induction à bague collectrice
Les avantages sont
- Couple de démarrage élevé et excellent pour supporter des charges d'inertie élevées.
- Il a un faible courant de démarrage en raison de la résistance externe
- Peut prendre un courant à pleine charge qui est 6 à 7 fois plus élevé
Les inconvénients sont
- Comprend des coûts de maintenance plus élevés en raison des brosses et des bagues collectrices par rapport au moteur à cage d'écureuil
- Construction complexe
- Perte de cuivre élevée
- Faible efficacité et faible facteur de puissance
- Cher que le moteur à induction à cage d'écureuil triphasé
Applications
Certains applications du moteur à induction à bague collectrice sommes
- Ces moteurs sont utilisés là où un couple plus élevé et un faible courant de démarrage sont nécessaires.
- Utilisé dans des applications telles que les ascenseurs, les compresseurs, les grues, les convoyeurs, les palans et bien d'autres
FAQ
1). Qu'est-ce que le glissement dans un moteur électrique?
Le glissement est défini comme la différence entre la vitesse synchrone et la vitesse de fonctionnement, à la même fréquence.
2). Où sont utilisés les moteurs à induction à cage d'écureuil?
Ils sont utilisés dans les pompes centrifuges, les grandes soufflantes et les ventilateurs, pour faire fonctionner les bandes transporteuses, etc.
3). Qu'est-ce qu'un moteur à induction à bague collectrice?
Un moteur avec un rotor de type bobiné est connu sous le nom de moteur à induction à bague collectrice. En outre, les enroulements du rotor sont reliés par des bagues collectrices à une résistance externe.
4). Nommez un inconvénient du moteur à induction à bague collectrice et du moteur à induction à cage d'écureuil
Les inconvénients sont les pertes de cuivre élevées et le faible couple
5). À quoi sert la résistance externe dans les moteurs à induction à bague collectrice?
La résistance externe agit comme un rhéostat variable pendant le démarrage du moteur et s'adapte automatiquement à une résistance élevée pour obtenir le courant de démarrage requis.
Ainsi, cet article traite un aperçu de la bague collectrice moteur à induction, la différence entre le moteur à induction à bague collectrice et le moteur à induction à cage d'écureuil, les applications, les avantages et les inconvénients. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'un moteur à induction à bague collectrice?
