Le principe de fonctionnement des moteurs à courant alternatif

Un moteur à courant alternatif est un appareil qui convertit l'énergie électrique du courant alternatif en énergie mécanique. Il se compose principalement d'un enroulement électromagnétique ou d'un enroulement de stator distribué utilisé pour générer un champ magnétique, ainsi que d'un induit ou d'un rotor rotatif. Le moteur fonctionne sur la base du principe selon lequel une bobine transporteuse de courant- subit une force dans un champ magnétique, la faisant tourner. Les moteurs à courant alternatif sont classés en deux types : les moteurs à courant alternatif synchrones et les moteurs à induction [1].

Les enroulements du stator d'un moteur à courant alternatif triphasé sont essentiellement constitués de trois bobines espacées de 120 degrés, connectées dans une configuration en triangle ou en étoile. Lorsqu'un courant triphasé-est appliqué, un champ magnétique est généré dans chaque bobine et la combinaison de ces trois champs produit un champ magnétique rotatif.

Les moteurs à courant alternatif se composent d'un stator et d'un rotor et sont divisés en deux types : les moteurs à courant alternatif synchrones et les moteurs à induction. Les deux types de moteurs génèrent un champ magnétique tournant en faisant passer un courant alternatif à travers l'enroulement du stator, mais l'enroulement du rotor des moteurs à courant alternatif synchrone nécessite généralement une alimentation en courant continu (courant d'excitation) provenant de l'excitatrice ; Les moteurs à induction, en revanche, ne nécessitent pas que le courant passe à travers l’enroulement du rotor.

L'enroulement du stator d'un moteur à courant alternatif triphasé-est essentiellement composé de trois bobines espacées de 120 degrés les unes des autres, connectées en forme triangulaire ou en étoile. Lorsqu'un courant triphasé-est appliqué, un champ magnétique est généré dans chaque bobine, et ces trois champs magnétiques se combinent pour former un champ magnétique rotatif. Le courant effectue une vibration complète et le champ magnétique rotatif tourne exactement une fois. Par conséquent, le nombre de tours par minute du champ magnétique tournant est N=60f. Dans la formule, f est la fréquence industrielle.

Les moteurs à courant alternatif peuvent être divisés en moteurs synchrones et moteurs asynchrones (également appelés moteurs asynchrones) en fonction de la vitesse de rotation du rotor. Quelle que soit la taille de la charge, la vitesse du rotor d'un moteur synchrone est toujours la même que la vitesse du champ magnétique tournant, cette vitesse est donc appelée vitesse synchrone. Comme mentionné ci-dessus, cela dépend uniquement de la fréquence de l’alimentation électrique. La vitesse des moteurs asynchrones n'est pas constante, elle dépend de la taille de la charge et de la tension d'alimentation. Il existe deux types de moteurs asynchrones triphasés : ceux sans redresseurs et ceux avec redresseurs. La grande majorité des moteurs asynchrones utilisés dans les applications pratiques sont des moteurs à induction sans redresseurs (bien que les moteurs redresseurs asynchrones triphasés parallèles et en série - présentent les avantages d'une vitesse réglable sur une large plage et d'un facteur de puissance élevé), et leur vitesse est toujours inférieure à la vitesse synchrone.

 

Objectif principal

L'efficacité de fonctionnement des moteurs électriques à courant alternatif est élevée, sans fumée, sans odeur, sans pollution environnementale et sans bruit. En raison de sa série d'avantages, il est largement utilisé dans divers domaines tels que la production industrielle et agricole, les transports, la défense nationale, les appareils commerciaux et électroménagers, les équipements électromédicaux, etc.

 

Principe de fonctionnement

Le moteur à induction, également connu sous le nom de moteur asynchrone, fait référence au fait que le rotor est placé dans un champ magnétique tournant et obtient un couple de rotation sous l'action du champ magnétique tournant, provoquant la rotation du rotor.

L'apparence et la structure interne d'un moteur à induction. Le rotor est un conducteur rotatif, généralement en forme de cage d'écureuil. Le stator est la partie non tournante d’un moteur électrique dont la tâche principale est de générer un champ magnétique tournant. Les champs magnétiques rotatifs ne sont pas obtenus par des méthodes mécaniques. Mais au lieu de cela, un courant alternatif est appliqué à plusieurs paires d’électro-aimants, provoquant une modification cyclique des propriétés de leurs pôles magnétiques, ce qui équivaut à un champ magnétique tournant. Ce type de moteur n'a pas de balais ni d'anneaux collecteurs comme les moteurs à courant continu. Selon le type d'alimentation CA utilisé, il existe des moteurs monophasés-et des moteurs triphasés-. Les moteurs monophasés sont utilisés dans des appareils tels que les machines à laver et les ventilateurs électriques ; Les moteurs électriques triphasés sont utilisés comme équipements électriques dans les usines. Grâce au mouvement relatif entre le champ magnétique tournant généré par le stator (avec une vitesse synchrone de n1) et l'enroulement du rotor, l'enroulement du rotor coupe la ligne d'induction magnétique et génère une force électromotrice induite, générant ainsi un courant induit dans l'enroulement du rotor. Le courant induit dans l’enroulement du rotor interagit avec le champ magnétique pour générer un couple électromagnétique, provoquant la rotation du rotor. À mesure que la vitesse du rotor se rapproche progressivement de la vitesse synchrone, le courant induit diminue progressivement et le couple électromagnétique généré diminue également en conséquence. Lorsque le moteur asynchrone fonctionne à l'état moteur, la vitesse du rotor est inférieure à la vitesse synchrone. Pour décrire la différence entre la vitesse du rotor n et la vitesse synchrone n1, un rapport de glissement est introduit

 

 

Stratégie de contrôle

Avec le développement de la technologie de l'électronique de puissance, de la technologie microélectronique, de la technologie de contrôle numérique et de la théorie du contrôle, les caractéristiques dynamiques et statiques des systèmes de commande à courant alternatif peuvent être entièrement comparables à celles des systèmes de commande à courant continu. Les systèmes de variateur AC ont été largement utilisés et le remplacement du variateur DC par un variateur AC est progressivement devenu une réalité.

Étant donné que les moteurs à courant alternatif sont des objets intrinsèquement complexes avec une non-linéarité, des variables multiples, un couplage fort, des paramètres variables dans le temps-et des perturbations importantes, leur contrôle efficace a toujours été un sujet de recherche brûlant tant au niveau national qu'international, et diverses stratégies et méthodes de contrôle ont été proposées. Parmi eux, le contrôle linéaire classique ne peut pas surmonter l'influence de la charge, des changements à grande échelle dans les paramètres du modèle et des facteurs non linéaires, ce qui entraîne de faibles performances de contrôle ; Le contrôle vectoriel et le contrôle direct du couple présentent également quelques problèmes : ces dernières années, avec le développement de la théorie du contrôle moderne et du contrôle intelligent, des algorithmes de contrôle avancés ont été appliqués au contrôle des moteurs à courant alternatif et ont obtenu certains résultats [2].

Méthode de contrôle du modèle en régime permanent

Les schémas de contrôle de modèle d'état stationnaire couramment utilisés incluent le contrôle du rapport v/f constant en boucle ouverte (c'est-à-dire tension/fréquence =constante) et le contrôle de la fréquence de glissement en boucle fermée-.

(1) Contrôle du rapport de fréquence à tension constante

Cette méthode est une méthode de contrôle en boucle ouverte-qui part du mode de contrôle de base de conversion de tension et de fréquence variable et n'inclut pas de retour de vitesse. Du fait qu'en dessous de la fréquence nominale, si la tension reste constante et que seule la fréquence est réduite, le flux de l'entrefer sera trop important, provoquant une saturation magnétique et, dans les cas graves, une combustion du moteur. Afin de maintenir le flux magnétique de l’entrefer constant, un rapport constant entre le potentiel induit et la fréquence est utilisé pour le contrôle.

 

 

Défauts courants

Les moteurs à courant alternatif sont sujets à des dysfonctionnements pendant le fonctionnement en raison de la friction, des vibrations, du vieillissement de l'isolation et d'autres raisons. Si ces défauts sont vérifiés, découverts et éliminés en temps opportun, ils peuvent prévenir efficacement les accidents.

Inspection des défauts courants

1. Écoutez le son et identifiez soigneusement le point de défaut. Pendant le fonctionnement du moteur asynchrone à courant alternatif, si un léger « bourdonnement » est détecté sans aucune fluctuation, il s'agit d'un son normal. Si le son est grossier et comporte des « bourdonnements » ou des « sifflements » aigus, c'est un signe avant-coureur d'un dysfonctionnement. Les raisons suivantes doivent être prises en compte :

(l) Les vibrations et les fluctuations de température d'un moteur avec un noyau de fer desserré pendant le fonctionnement peuvent provoquer une déformation des boulons de fixation du noyau de fer, entraînant des tôles d'acier au silicium desserrées et générant un bruit électromagnétique important.

(2) Le son produit par la rotation du rotor, généré par le ventilateur de refroidissement, est un son « wuwu ». S'il y a un son « dongdong » comme un coup de tambour, cela est causé par le desserrage de l'ajustement entre le noyau de fer du rotor et l'arbre en raison du couple d'accélération du moteur lors d'un démarrage, d'un arrêt, d'un freinage arrière et d'autres situations à vitesse variable brusques. Les cas légers peuvent continuer à être utilisés, tandis que les cas graves peuvent être démontés pour inspection et réparation.

(3) Pendant le fonctionnement du moteur à bruit de roulement, il est nécessaire de faire attention aux changements dans le bruit de roulement. En touchant une extrémité du tournevis sur le couvercle du roulement et l'autre extrémité sur l'oreille, les changements sonores internes du moteur peuvent être entendus. Différentes pièces et défauts ont des sons différents. Le bruit de « craquement » est provoqué par le mouvement irrégulier du pistolet roulant à l'intérieur du roulement, qui est lié au jeu du roulement et à l'état de la graisse lubrifiante. Le bruit de « grésillement » est un bruit de frottement métallique, généralement provoqué par un manque d'huile dans le roulement dû à l'usure. Le roulement doit être démonté et lubrifié avec de la graisse, etc.

2. Utilisez l'odorat pour analyser que le moteur défectueux n'a aucune odeur pendant le fonctionnement normal. Si vous sentez une odeur, il s'agit d'un signal de défaut, comme une odeur de brûlé, qui est émise par les grilles isolantes et peut même fumer à mesure que la température du moteur augmente ; S'il y a une odeur d'huile brûlée, cela est principalement dû au manque d'huile dans le roulement et à l'odeur causée par l'évaporation du pétrole et du gaz à l'approche de l'état de broyage à sec.

3. Utilisez la sensation tactile pour vérifier les défauts. En touchant le boîtier du téléviseur avec votre main, vous pouvez déterminer approximativement la température. Si vous avez très chaud et que la valeur de température est élevée lorsque vous touchez le boîtier du moteur avec votre main, vous devez en vérifier la cause, telle qu'une charge excessive ou une tension élevée, puis résoudre le problème en fonction de la cause.