Moteurs monophas s

1. Moteurs monophasés Chapitre 38 Deuxième édition

2. Introduction Les moteurs monophasés sont utilisés dans des applications demandant peu de puissance. Ils sont alimentés par une tension monophasée. Utilisation: Machines-outils de faible puissance Appareils électro-ménagers Le moteur à induction monophasé est le plus répandu.

3. Construction d’un moteur induction monophasé Stator et rotor et enroulement auxiliaire. Rotor: Rotor à cage d’écureuil Stator: Le stator porte un enroulement principal de façon à former des pôles dont le nombre fixe la vitesse. Enroulement auxiliaire: Fonctionne seulement au démarrage. Comporte le même nombre de pôles que l’enroulement principal du stator. Les bobines auxiliaires chevauchent les bobines principales du stator.

4. Vitesse synchrone ns = (120 * f) / p ns = vitesse synchrone f = fréquence du réseau p = nombre de pôles par phase

5. Couple en fonction de la vitesse..38.3 La figure 38-5 représente le rotor et le stator d’un moteur monophasé. L’application d’une tension monophasée crée un flux alternatif. Le flux n’est pas rotatif comme une mahcine triphasée. Les conducteurs du rotor laissent passer un courant et subissent une force F. Le couple résultant développé est nul car les forces appliquées aux conducteurs s’annulent. Le moteur ne peut pas démarrer seul. Si on aide le moteur a tourner il accélère dans le sens du lencement. Le couple est nul au démarrage. Le couple atteint le maximum à une vitesse près de la vitesse synchrone.

9. Principe de fonctionnement..38.4 Aussitôt que le moteur tourne un champ tournant prend naissance. Ce champ tournant dépend de la FMM du stator et du rotor. La figure 38-7 montre les deux champs. Les champs du stator et du rotor forment l’équivalent d’un champ tournant.

10. Démarrage par phase auxiliaire L’enroulement auxiliaire sur le stator rend possible le démarrage. Les pôles de l’enroulement auxiliaire sont décalés de 90 degrés par rapport au pôles du stator. Ces pôles auxiliaires sont débranchés lorsque le moteur atteint eviron 75% de la vitesse synchrone. Les bobines des phases auxiliaires créent un champ magnétique à 90 degrés du champ du stator. L’action des deux champs produit un champ tournant. (fig. 38-8) Il faut déphasé le champ magnétique du bobinage principal par rapport au champ magnétique engendré par le bobinage auxiliaire. En déphasant les cournant on déphase les champs magnétique.

12. Démarrage par phase auxiliaire..suite L’enroulement principal et l’enroulement auxiliaire sont branchés en parallèle. Le couple est donné par l’équation: T = k * Ia * Is * sin a T = couple de démarrage n*m Ia = courant dans l’enroulement auxiliaire Is = courant dans l’enroulement du stator a = angle de déphasage entre les courants K = constante qui dépend de la construction du moteur. Pour produire un déphasage entre Ia et Is il faut ajouter une impédance en série avec le champ auxiliaire.

13. Moteur à phase auxiliaire résistive..38.6 L’impédance en série avec le bobinage auxiliaire peut être une résistance ou une réactance inductive ou capacitive. On peut introduire cette impédance par le choix du fils et le nombre de tours. BOBINE PRINCIPAL: La figure 38-10 nous montre un bobinage principal possédant une faible résistance et une réactance inductive importante. Le courant I de la bobine principal est déphasé de la tension E. BOBINE AUXILIAIRE: Le fils est plus petit donc plus de résistance. Le nombre de tours est moindre que la bobine principal. La réactance inductive est faible. L’angle de déphasage entre I et E est moindre.

15. Exemple 38-2 Soit un moteur à phase auxiliaire résistive de ¼ hp, 1725 r/min, 115 v, 60 hz. Lors d’un essai à rotor bloqué à tension réduite on obtient les lectures suivantes pour E = 23 V (page suivante) Is = 4 A Ps = 60 W Ia = 1,5 A Pa = 30 W Calculez: Le déphasage entre Is et Ia Le courant de ligne à rotor bloqué pour une tension de 115v

17. Solution 38-2 La puissance apparente de l’enroulement principal est: S = E * Is = 23 * 4 = 92 va Le facteur de puissance pour l’impédance de l’enroulement principal est: Fp = Ps / Ss = 60 / 92 = 0,65 L’angle de déphasage = arcos 0,65 = 49,2 degrés Is est en retard de 49,2 degrés sur E. La puissance apparente de l’enroulement auxiliaire est: S = E * Ia = 23 * 1,5 = 34,5 va Le facteur de puissance pour l’impédance de l’enroulement auxiliaire est: Fp = Pa / Sa = 30 / 34,5 = 0,87 L’angle de déphasage = arcos 0,65 = 29,6 degrés Ia est en retard de 29,6 degrés sur E. Le déphasage entre Is et Ia est de 49,2 – 29,6 = 19,6 deg.

18. 38-2 suite La puissance active totale est: P = Ps + Pa = 60 + 30 = 90w Calculons la puissance réactive des deux enroulements: Q2s = S2s– P2s = 922s– 602s Qs = 69,7var Q2a = S2a– P2a = 34,52s– 302s Qa = 17,0var Q = 69,7 + 17 = 86,7var Calculons Stotal: S2 = P2 + Q2 = 902 + 86,72 S = 125 va I rotor bloqué 23v = 124 / 23 = 5,44 A

19. Moteur à démarrage par condensateur

20. Moteur à démarrage par condensateur Le condensateur en série avec l’enroulement auxiliaire nous donne un plus grand déphasage entre les courants Is et Ia. Le couple de démarrage est plus grand. Le bobinage chauffe moins. Le courant de démarrage est plus faible. Le moteur à démarrage par condensateur peut être utilisé dans des applications qui demandent des départs et arrêts fréquents.

22. Vibration des moteurs monophasés Même à vide on peut sentir les vibrations présentes sur la cage d’un moteur monophasé. Ces variations sont causées par le déphasage qui doit exister entre la tension et le courant du moteur. Le résultat du déphasage nous donne une puissance pulsative. La courbe de puissance nous montre une puissance positive et négative qui produisent les vibrations.

23. Moteur série Le moteur série ressemble au moteur série à courant continu. Il possède un collecteur. Il peut être alimenté en courant conticu ou alternatif. Ce moteur ne produit pas de champ tournant. Comme le flux et le courant de l’induit change périodiquement de sens simultanément le couple est constant. Utilisé pour les appareils domestiques. Tourne à grande vitesse à vide.