Vous avez une demande spécifique et vous avez besoin d'aide ? Envoyez-nous un message avec vos questions.
Le groupe des machines à champ tournant comprend les machines électriques dont le principe repose sur le champ magnétique tournant dans l'entrefer entre le stator et le rotor. La principale et la plus utilisée machine de ce groupe est le moteur à induction triphasé asynchrone avec rotor en court-circuit. Il se distingue par les propriétés suivantes :
Dans le domaine des systèmes d'entraînement électriques, ce sont les moteurs électriques suivants qui sont les plus utilisés.
Comme la régulation de la vitesse des moteurs triphasés par convertisseur de fréquence est plus facile, plus précise et demande moins d'entretien, les moteurs à courant continu et les moteurs triphasés à bagues sont de moins en moins utilisés. D'autres types de moteur asynchrone triphasé ne sont que peu fréquents dans le domaine des systèmes d'entraînement. C'est pourquoi ils ne seront pas décrits plus en détail.
La combinaison d'un moteur électrique, par exemple un moteur triphasé, avec un réducteur donne un motoréducteur. Indépendamment du principe électrique du moteur, le type d'adaptation au réducteur conditionne la structure mécanique du moteur. Les moteurs SEW sont des moteurs spécialement adaptés.
Rotor
Dans les fentes du noyau laminé du rotor se trouve un bobinage injecté ou inséré (généralement en aluminium et/ou en cuivre). Classiquement, un tour de bobinage correspond à une barre. Ce bobinage est court-circuité à ses deux extrémités par des anneaux du même matériau. Les barres avec les anneaux de court-circuit font penser à une cage. C'est de là que vient le deuxième nom commun des moteurs à courant alternatif : "le moteur à cage d'écureuil".
Stator
Le bobinage, encapsulé dans de la résine synthétique, est inséré dans la fente semi-fermée du noyau stratifié du stator. Le nombre et la largeur des bobines varient pour obtenir différents nombres de pôles (= vitesses). Avec la carcasse du moteur, le noyau stratifié constitue le stator.
Boucliers d'extrémité
Les flasques sont en acier, en fonte grise ou en aluminium moulé sous pression et ferment l'intérieur du moteur du côté A et du côté B. La conception constructive lors de la transition vers le stator détermine entre autres le degré de protection IP du moteur.
Arbre du rotor
Le noyau stratifié côté rotor est fixé à un arbre en acier. Les deux extrémités de l'arbre traversent le bouclier d'extrémité du côté A et du côté B. L'extrémité de l'arbre de sortie est installée sur le côté A et le côté B. L'extrémité de l'arbre de sortie est installée du côté A (conçue comme extrémité d'arbre de pignon pour le motoréducteur) ; le ventilateur et ses ailettes de refroidissement et/ou les systèmes supplémentaires tels que les freins mécaniques et les encodeurs sont installés du côté B.
Carter du moteur
Le carter du moteur peut être fabriqué en aluminium moulé sous pression lorsque la puissance nominale est faible ou moyenne. Toutefois, pour toutes les classes de puissance supérieures, le carter est fabriqué en fonte grise et en acier soudé. Une boîte à bornes dans laquelle les extrémités de l'enroulement du stator sont connectées à un bornier pour la connexion électrique côté client est fixée au carter. Les ailettes de refroidissement agrandissent la surface du boîtier et augmentent également l'émission de chaleur dans l'environnement.
Ventilateur, protection du ventilateur
Un ventilateur situé sur le côté B de l'arbre est recouvert d'un capot. Ce capot guide le flux d'air produit lors de la rotation du ventilateur à travers les ailettes du carter. En règle générale, les ventilateurs ne sont pas indépendants du sens de rotation du rotor. Un auvent optionnel empêche les (petites) pièces de tomber à travers la grille de protection du ventilateur lorsque la position de montage est verticale.
Roulements
Les roulements des flasques côté A et côté B relient mécaniquement les pièces rotatives aux pièces fixes. On utilise généralement des roulements à billes. Les roulements à rouleaux cylindriques sont rarement utilisés. La taille des roulements dépend des forces et des vitesses qu'ils doivent absorber. Différents types de systèmes d'étanchéité garantissent que les propriétés lubrifiantes requises sont maintenues dans le roulement et que l'huile et/ou la graisse ne s'échappent pas.
Le système d'enroulement triphasé symétrique du stator est connecté à un système d'alimentation triphasé avec la tension et la fréquence appropriées. Des courants sinusoïdaux de même amplitude circulent dans chacune des trois phases du bobinage. Chacun des courants est décalé temporellement de 120° par rapport à l'autre. Comme les phases du bobinage sont également décalées dans l'espace de 120°, le stator crée un champ magnétique qui tourne avec la fréquence de la tension appliquée.
Ce champ magnétique tournant - ou champ tournant en abrégé - induit une tension électrique dans l'enroulement du rotor ou dans les barres du rotor. Des courants de court-circuit circulent parce que l'enroulement est court-circuité par la bague. Avec le champ tournant, ces courants créent des forces et produisent un couple sur le rayon du rotor qui accélère la vitesse du rotor dans la direction du champ tournant. La fréquence de la tension générée dans le rotor diminue à mesure que la vitesse du rotor augmente. En effet, la différence entre la vitesse du champ tournant et la vitesse du rotor diminue.
Les tensions induites, qui sont donc plus faibles, entraînent des courants plus faibles dans la cage du rotor et donc des forces et des couples plus faibles. Si le rotor tournait à la même vitesse que le champ tournant, il tournerait de manière synchrone, aucune tension ne serait induite et le moteur ne pourrait donc pas développer de couple. Cependant, le couple de charge et les couples de frottement dans les roulements entraînent une différence entre la vitesse du rotor et la vitesse du champ tournant, ce qui aboutit à un équilibre entre le couple d'accélération et le couple de charge. Le moteur fonctionne de manière asynchrone.
L'ampleur de cette différence augmente ou diminue en fonction de la charge du moteur, mais elle n'est jamais nulle, car il y a toujours des frottements dans les roulements, même en fonctionnement à vide. Si le couple de charge dépasse le couple d'accélération maximal pouvant être produit par le moteur, le moteur "décroche" dans un état de fonctionnement inadmissible qui peut entraîner des dommages thermiques.
Le mouvement relatif entre la vitesse du champ tournant et la vitesse mécanique nécessaire à la fonction est défini comme le glissement "s" et est spécifié en pourcentage de la vitesse du champ tournant. Les moteurs de faible puissance peuvent avoir un glissement de 10 à 15 %. Les moteurs à courant alternatif de puissance supérieure ont un glissement d'environ 2 à 5 %.
Le moteur à courant alternatif prend la puissance électrique du système d'alimentation en tension et la convertit en puissance mécanique, c'est-à-dire en vitesse et en couple. Si le moteur fonctionnait sans pertes, la puissance mécanique de sortie Pout correspondrait à la puissance électrique d'entréePin.
Cependant, des pertes se produisent également dans les moteurs à courant alternatif, ce qui est inévitable lorsque de l'énergie est convertie : Les pertes en cuivrePCu et les pertes en barre PZ se produisent lorsqu'un courant circule dans un conducteur. Les pertes en ferPFe résultent de la remagnétisation du noyau laminé à une fréquence de ligne. Les pertes par frottementPRb résultent du frottement dans les roulements et les pertes par air résultent de l'utilisation de l'air pour le refroidissement. Les pertes de cuivre, de barre, de fer et de frottement provoquent l'échauffement du moteur. Le rendement de la machine est défini comme le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée.
En raison des réglementations légales, une attention croissante a été accordée à l'utilisation de moteurs présentant des niveaux d'efficacité plus élevés au cours des dernières années. Des classes d'efficacité énergétique ont été définies dans les accords normatifs correspondants. Les fabricants ont adopté ces classes dans leurs données techniques. Afin de réduire les pertes importantes causées par la machine, cela s'est traduit par les éléments suivants dans la conception du moteur électrique :
En enregistrant les couples et le courant en fonction de la vitesse, on obtient la courbe caractéristique vitesse-couple du moteur à courant alternatif. Le moteur suit cette courbe caractéristique chaque fois qu'il est mis en marche jusqu'à ce qu'il atteigne son point de fonctionnement stable. Les courbes caractéristiques sont influencées par le nombre de pôles ainsi que par la conception et le matériau du bobinage du rotor. La connaissance de ces courbes caractéristiques est particulièrement importante pour les entraînements qui fonctionnent avec des contre-couples (par exemple, les palans).
Si le contre-couple de la machine entraînée est supérieur au couple de traction, la vitesse du rotor est "bloquée dans le creux" et le moteur n'atteint plus son point de fonctionnement nominal (c'est-à-dire le point de fonctionnement stable et thermiquement sûr). Le moteur s'arrête même si le contre-couple est supérieur au couple de démarrage. Si un entraînement en marche est surchargé (par exemple, une bande transporteuse surchargée), sa vitesse diminue au fur et à mesure que la charge augmente. Si le contre-couple dépasse le couple de rupture, le moteur "décroche" et la vitesse ralentit jusqu'à la vitesse d'arrachement, voire jusqu'à zéro. Tous ces scénarios entraînent des courants extrêmement élevés dans le rotor et le stator, ce qui signifie qu'ils s'échauffent très rapidement. Cet effet peut conduire à des dommages thermiques irréparables du moteur - ou à son "grillage" - si aucun dispositif de protection approprié n'est en place.
La chaleur générée dans un conducteur électrique dépend de la résistance du conducteur et de l'intensité du courant qu'il transporte. Les mises en marche et les démarrages fréquents contre un contre-couple imposent une charge thermique très importante au moteur à courant alternatif. L'échauffement autorisé du moteur dépend de la température du milieu de refroidissement environnant (par exemple l'air) et de la résistance thermique du matériau d'isolation dans le bobinage.
Les moteurs sont affectés à des classes thermiques (anciennement appelées "classes d'isolation") qui régissent les surchauffes maximales autorisées dans les moteurs. Un moteur doit pouvoir supporter sans dommage un fonctionnement soutenu à une température élevée en fonction de sa puissance nominale dans la classe thermique pour laquelle il a été conçu. Pour une température maximale du liquide de refroidissement de 40° C, par exemple, la surchauffe maximale autorisée dans la classe thermique 130 (B) est la suivante : dT = 80 K.
Exemple : Le mode de fonctionnement S3/40% s'applique si le moteur alterne entre quatre minutes de fonctionnement et six minutes d'arrêt.
La fréquence de commutation autorisée indique le nombre de fois qu'un moteur peut être mis en marche en une heure sans surcharge thermique. Elle dépend des éléments suivants :
La fréquence de démarrage autorisée d'un moteur peut être augmentée par les mesures suivantes :
Les moteurs à courant alternatif peuvent fonctionner à différentes vitesses en commutant des enroulements ou des parties d'enroulement. Différents nombres de pôles résultent de l'insertion de plusieurs enroulements dans les fentes du stator ou de l'inversion du sens du courant dans des parties individuelles de l'enroulement. Dans le cas d'enroulements séparés, la puissance pour chaque nombre de pôles est inférieure à la moitié de la puissance d'un moteur à une vitesse de même taille.
Les motoréducteurs à courant alternatif à pôles commutables sont utilisés, par exemple, comme moteurs de translation. La vitesse de déplacement est élevée lorsque le nombre de pôles est faible. L'enroulement à faible vitesse est commuté pour le positionnement. En raison de l'inertie, le moteur continue de tourner à une vitesse élevée pendant la commutation. Le moteur à courant alternatif fonctionne comme un générateur pendant cette phase et ralentit. L'énergie cinétique est convertie en énergie électrique et renvoyée dans le système d'alimentation. L'importante variation de couple provoquée par le changement de vitesse est un inconvénient. Toutefois, des mesures appropriées peuvent être prises au niveau du circuit pour le réduire.
Les développements actuels de la technologie des convertisseurs à faible coût favorisent le remplacement technologique des moteurs à changement de pôles par des moteurs à vitesse unique commandés par convertisseur de fréquence dans de nombreuses applications.
Un moteur monophasé est une bonne option lorsque, dans vos applications
Les ventilateurs, les pompes et les compresseurs sont des exemples d'applications typiques. Il existe deux différences de conception fondamentales:
D'une part, le moteur CA asynchrone classique n'est connecté qu'à une phase et au conducteur neutre. La troisième connexion est produite par un déphasage à l'aide d'un condensateur. Comme le condensateur ne peut générer qu'un déphasage de 90° et non de 120°, ce type de moteur monophasé n'est généralement dimensionné que pour les deux tiers de la puissance d'un moteur à courant alternatif comparable.
La deuxième façon de construire un moteur monophasé implique des ajustements techniques au niveau du bobinage. Au lieu d'un enroulement triphasé, seules deux phases sont mises en œuvre, l'une étant la phase principale et l'autre la phase auxiliaire. Les bobines, décalées de 90° dans l'espace, sont également alimentées en courant par un condensateur décalé de 90° dans le temps, qui produit le champ tournant. Les rapports de courant inégaux de l'enroulement principal et de l'enroulement auxiliaire ne permettent généralement que deux tiers de la puissance d'un moteur à courant alternatif de même taille. Les moteurs typiques pour le fonctionnement monophasé comprennent les moteurs à condensateur, les moteurs à pôles ombrés et les moteurs de démarrage, qui ne comprennent pas de condensateur.
La gamme SEW-EURODRIVE comprend les deux types de moteurs monophasés. Les moteurs DRK.... Tous deux sont fournis avec un condensateur de marche intégré. Ce condensateur étant logé directement dans la boîte à bornes, les contours gênants sont évités. Avec un condensateur de marche, environ 45 à 50 % du couple nominal est disponible pour le démarrage.
Pour les clients qui souhaitent un couple de démarrage plus élevé, jusqu'à 150 % du couple nominal, SEW-EURODRIVE peut fournir les valeurs de capacité des condensateurs de démarrage nécessaires à cet effet, qui sont disponibles dans le commerce spécialisé bien approvisionné.
Les moteurs à couple sont des moteurs à courant alternatif de conception spéciale dotés de rotors à cage d'écureuil. Cette caractéristique est utile, par exemple, lors de l'ouverture des portes et du réglage des points ou dans les matrices de presse, lorsqu'une position a été atteinte et doit être maintenue en toute sécurité par un moteur électrique.
Un autre mode de fonctionnement courant est le freinage à contre-courant : Une charge externe est capable de faire tourner le rotor dans le sens inverse de la rotation du champ tournant. Le champ tournant "ralentit" la vitesse et retire de l'énergie régénérative du système, qui est injectée dans le système d'alimentation - semblable au freinage rotatif sans travail de freinage mécanique.
SEW-EURODRIVE propose les systèmes DRM../DR2M.. ainsi que des moteurs-couple à 12 pôles qui sont conçus thermiquement pour une utilisation à long terme avec le couple nominal à l'état de repos. Les moteurs-couple SEW-EURODRIVE sont adaptés aux exigences et aux vitesses les plus diverses et sont disponibles avec jusqu'à trois couples nominaux, en fonction du mode de fonctionnement.
Si vous utilisez des moteurs électriques dans des zones où il existe un risque d'explosion (conformément à la directive 2014/34/UE (ATEX)), des mesures préventives spécifiques doivent être prises sur les entraînements. SEW-EURODRIVE propose un certain nombre de conceptions différentes en fonction de la zone et de la région d'utilisation.
SEW-EURODRIVE propose la gamme de moteurs LSPM pour les applications qui fonctionnent directement à partir du système d'alimentation et qui nécessitent également une vitesse synchrone ou qui ont cette caractéristique sans capteur sur un simple onduleur. LSPM est l'abréviation de "Line Start Permanent Magnet" Le moteur LSPM est un moteur asynchrone à courant alternatif dont le rotor est équipé d'aimants permanents supplémentaires. Il fonctionne en mode asynchrone, se synchronise avec la fréquence de fonctionnement et fonctionne ensuite en mode synchrone sans glissement avec la fréquence du réseau. Cette technologie de moteur ouvre de nouvelles possibilités d'application flexibles dans la technologie d'entraînement, par exemple le transfert de charges sans baisse de vitesse.
Ces moteurs hybrides compacts ne subissent aucune perte de rotor pendant leur fonctionnement et se caractérisent par leur rendement élevé. Des classes d'économie d'énergie allant jusqu'à IE4 sont atteintes.
La taille d'un moteur DR..J doté de la technologie LSPM est inférieure de deux étages à celle d'un moteur série de même puissance et de même classe d'efficacité énergétique. Les moteurs de même taille, en revanche, atteignent une classe d'efficacité deux fois supérieure à celle des moteurs asynchrones.