2.1.4.- Vitesse synchrone d'un moteur monophasé
asynchrone
La fréquence synchrone ns d'un moteur
est exprimée par la formule ns = où f
est la
fréquence du réseau et p le nombre de
paires de pôles du moteur. Pour induire le courant dans la cage du rotor,
il doit y avoir une différence de vitesse pour que ce type de moteur
fonctionne ; le rotor suit le champ statorique mais ne l'atteint jamais. En
fait c'est ce champ qui entraîne le rotor. Le glissement est la
différence relative de vitesse entre le rotor et le champ statorique.
g = avec :
· ns la fréquence de rotation du
champ statorique du moteur, et
· n la fréquence de rotation de la
machine.
Le glissement peut aussi être calculé à
partir des vitesses angulaires
g = avec :
· ùs la vitesse angulaire de
synchronisme du champ statorique du moteur.
· ù la vitesse angulaire de rotation du
moteur.
Le glissement est toujours faible, de l'ordre de quelques
pourcents : cependant il peut atteindre 10 % pour les petits moteurs
monophasés. Les pertes par effet Joule dans le rotor étant
proportionnelles au glissement, une machine de qualité doit fonctionner
avec un faible glissement.
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Projet de fin d'études de DUMEUS Pierre-Claude et FEVRIN
Fénel J. Page 4
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2.1.5.- DpP 0[[0ITHOINQP oteN[IP IKES1074p
2.1.5.1.- Introduction
Lorsqu'un bobinage est soumis à un courant alternatif,
il crée un champ magnétique de direction fixe que l'on peut
décomposer en deux champs à modules constants et égaux
tournant en sens inverses à la fréquence f. Le rotor,
ayant une grande inertie, ne peut suivre aucun des champs, car il est
stationnaire : le moteur n'a aucun couple de démarrage, car toutes les
forces agissent en sens contraire l'une de l'autre. Le moteur ne peut donc
démarrer seul. Quand il est lancé dans un sens, le moteur
accroche le champ qui tourne dans ce sens, mais l'autre tourne à une
vitesse double vis-à-vis du rotor occasionnant des couples
résistants. De plus, le rotor produit un couple qui fait
accélérer le moteur dans le sens du lancement. Le moteur atteint
rapidement une vitesse légèrement inférieure à la
vitesse synchrone (g < 1). Bien que le couple de démarrage
soit nul, le moteur produit ce couple de plus en plus puissant à mesure
que le glissement s'approche de un (1). Il atteint sa valeur maximale à
environ 75% de la vitesse synchrone pour redevenir nul au synchronisme.
Le fait que le moteur monophasé asynchrone ne peut
démarrer seul constitue un inconvénient majeur. C'est pourquoi on
place sur le stator des pôles auxiliaires orthogonaux aux pôles
principaux (figure 2.1.2). L'enroulement auxiliaire est
généralement débranché au moyen d'un interrupteur
centrifuge s'ouvrant des que la vitesse est proche de 75% de la vitesse
nominale du moteur, à peu près 2 à 3 secondes après
le démarrage. L'enroulement principal est constitué d'un gros fil
prévu pour rester sous tension en permanence et pour supporter le
courant nominal. L'enroulement de démarrage a une résistance plus
élevée que celle de l'enroulement principal mais a une faible
réactance. Une fois que la vitesse du moteur est relativement proche de
la vitesse normale, l'enroulement de démarrage est mis hors tension par
des astuces ou artifices.
Quand les enroulements principal et auxiliaire sont
raccordés en parallèle à une source alternative, chacun
produit un flux ~s et un flux qa qui
sont déphasés l'un par rapport à l'autre, ce qui donne
naissance à un champ tournant. Ce champ est parfait quand les flux
cs et va sont égaux et
déphasés de 90o. Dans ces conditions le couple de
démarrage atteint sa valeur maximale. Une
fois que le démarrage est effectué et que
l'enroulement auxiliaire est débranché, le champ se maintient et
le moteur fonctionne. Le couple de démarrage se calcule par la formule
[Wildi, p.689]:
T = k × Ia ×
Is ×siná F1
Ia et Is sont les courants des
enroulements auxiliaire et principal ; á est angle de
déphasage entre les courants et k est une constante.
Les compresseurs sont catégorisés suivant le
couple de démarrage qui détermine aussi le mode de
démarrage approprié. Les compresseurs à couple de
démarrage élevé (HST) ont généralement
recours à un relais et à un condensateur de démarrage,
lesquels font office de dispositif de démarrage (sections 2.1.5.2 et
3). Ceux à couple de démarrage faible (LST) recourent
à un PTC (section 2.1.5.4).
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