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Le moteur électrique

Compressed Air Wiki Basic Theory Electricity

Pour transformer l'air en air comprimé, il vous faut de la puissance. Cette puissance est fournie sous forme d'électricité produite par un moteur électrique. Le moteur électrique le plus courant est le moteur à induction triphasé à cage d'écureuil. Ce type de moteur, silencieux et fiable, est utilisé dans toutes sortes d'industries et dans la plupart des systèmes, y compris les compresseurs.

Quels sont les principaux composants d'un moteur électrique ?

moteur électrique

Un moteur électrique se compose de deux composants principaux, un stator immobile et un rotor en rotation. Le stator produit un champ magnétique tournant et le rotor convertit cette énergie en mouvement, c.-à-d. en énergie mécanique. Le stator est connecté à l'alimentation secteur triphasée. Le courant présent dans le bobinage du stator donne lieu à un champ magnétique tournant qui induit des courants dans le rotor et se traduit par un champ magnétique. L'interaction entre les champs magnétiques du stator et du rotor crée un couple de rotation qui, à son tour, fait tourner l'arbre du rotor.

Vitesse de rotation

formule de la vitesse de rotation synchrone en tr/min, fréquence d'alimentation du moteur et nombre de pôles par phase

Si l'arbre du moteur à induction tournait à la même vitesse que le champ magnétique, le courant induit dans le rotor serait nul. Cependant, en raison de diverses pertes, par exemple dans les paliers, ceci est impossible et la vitesse se maintient toujours environ 1 à 5 % en dessous de la vitesse synchrone du champ magnétique (cette différence est appelée « glissement »). (Les moteurs à aimants permanents ne produisent aucun glissement.)

Efficacité

formule de l'efficacité de la conversion d'énergie, puissance de consigne et puissance à l'arbre en W, énergie électrique appliquée en Watt

Dans un moteur, la conversion d'énergie ne se fait pas sans pertes. Ces pertes sont la conséquence, entre autres, des pertes par résistance, des pertes par ventilation, des pertes par magnétisation et des pertes par friction.

Classe d'isolation

Dans les enroulements du moteur, le matériau isolant est divisé en classes d'isolation conformément à la norme CEI 60085 publiée par la Commission électrotechnique internationale. Une lettre correspondant à la température qui est la limite supérieure de la zone d'application de l'isolation, désigne chaque classe. Si la limite supérieure est dépassée de 10 °C sur une période prolongée, la durée de vie de l'isolant est réduite environ de moitié.

Classe d'isolation

B

F

H

Temp. d'enroulement max. (°C)

130

155

180

Température ambiante (°C)

40

40

40

Hausse de température en (°C)

80

105

125

Marge thermique (°C)

10

10

15

Classes de protection

Les classes de protection, conformément à la norme CEI 60034-5, indiquent comment le moteur est protégé contre les contacts et l'eau. Elles sont indiquées par les lettres IP suivies de deux chiffres. Le premier chiffre indique la protection contre le contact et la pénétration d'un objet solide. Le deuxième chiffre indique la protection contre l'eau.

Par exemple, IP23 représente : (2) protection contre les corps solides supérieurs à 12 mm, (3) protection contre les projections directes d'eau jusqu'à 60° de la verticale. IP54 : (5) protection contre la poussière, (4) protection contre les projections d'eau provenant de toutes les directions. IP55 : (5) protection contre la poussière, (5) protection contre les jets d'eau à basse pression provenant de toutes les directions.

Méthodes de refroidissement

Les méthodes de refroidissement selon CEI 60034-6 spécifient le mode de refroidissement du moteur. Celui-ci est désigné par les lettres IC suivies d'une série de chiffres représentant le type de refroidissement (non ventilé, auto-ventilé, forcé) et le mode de fonctionnement de ce refroidissement (interne, de surface, par circuit fermé, par liquide de refroidissement, etc.).

Méthode d'installation

méthode d'installation

La méthode d'installation indique la façon dont le moteur doit être installé selon CEI 60034-7. Ceci est désigné par les lettres IM suivies de quatre chiffres. Par exemple, IM 1001 indique : deux roulements, un arbre avec bout libre et un corps de stator avec des pieds. IM 3001 : deux roulements, un arbre avec bout libre, un stator sans pieds et une grande bride avec des trous de fixation lisses.

La méthode d'installation indique la façon dont le moteur doit être installé selon CEI 60034-7. Ceci est désigné par les lettres IM suivies de quatre chiffres. Par exemple, IM 1001 indique : deux roulements, un arbre avec bout libre et un corps de stator avec des pieds. IM 3001 : deux roulements, un arbre avec bout libre, un stator sans pieds et une grande bride avec des trous de fixation lisses.

Que sont les raccordements étoile et triangle ?

Un moteur électrique triphasé peut être branché de deux façons : en étoile (Y) ou en triangle (Δ). Les phases d'enroulement dans un moteur triphasé sont marquées U, V et W (U1-U2, V1-V2, W1-W2). Aux États-Unis, les normes font référence à T1, T2, T3, T4, T5, T6. Avec le couplage étoile (Y), les extrémités des phases d'enroulement du moteur sont réunies pour former un point zéro qui ressemble à une étoile (Y).

Les enroulements sont parcourus par une tension de phase (tension de phase = tension principale/√3 ; par exemple 400 V = 690/√3). Le courant Ih entrant vers le point zéro devient un courant de phase et, par conséquent, un courant de phase If = Ih passe dans les enroulements. Avec le couplage triangle (Δ), le début et la fin sont reliés entre les différentes phases qui forment alors un triangle (Δ). En conséquence, il y aura une tension principale entre les enroulements. Le courant Ih dans le moteur est le courant principal qui sera réparti entre les enroulements pour donner un courant de phase Ih/√3 = If au travers de chacun.

Le même moteur peut être couplé à 690 V en étoile ou à 400 V en triangle. Dans les deux cas, la tension entre les enroulements sera de 400 V. Le courant vers le moteur est plus faible avec un couplage 690 V en étoile qu'avec un couplage 400 V en triangle. La relation entre les niveaux de courant est √3. La plaque du moteur peut, par exemple, indiquer 690/400 V. Cela signifie que le couplage étoile est destiné à la tension plus haute et le couplage triangle à la tension plus basse. Le courant, qui peut également être indiqué sur la plaque, adopte la valeur la plus faible sur un moteur en étoile et la plus élevée sur un moteur en triangle.

Qu'est-ce que le couple ?

Le couple de rotation d'un moteur électrique est l'expression de la capacité de rotation du rotor. Chaque moteur a un couple maximum. Une charge au-dessus de ce couple signifie que le moteur n'a pas la capacité de tourner. A charge normale, le moteur fonctionne bien en dessous de son couple maximum ; cependant, la séquence de démarrage implique une charge supplémentaire. Les caractéristiques du moteur sont généralement présentées sous forme de courbe de couple.

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