Certains des avantages tels que le faible coût, la conception robuste moins complexe et la facilité d'entretien des moteurs à courant alternatif entraînent la réalisation de nombreuses opérations industrielles avec l'utilisation de Variateurs AC que les lecteurs CC. Le moteur à induction AC est un type spécial de moteur électrique ayant ses propres caractéristiques et performances typiques en termes de démarrage, de contrôle de vitesse, de protections, etc.

Moteur à induction AC

La performance sur une large gamme de applications fait des moteurs à induction triphasés responsable de 85 pour cent de la capacité installée des systèmes d'entraînement industriels. Laissez-nous discuter des informations de base sur ce moteur et sa technique de contrôle spéciale de SVPWM.

Moteur à induction CA triphasé

Le moteur à induction triphasé à courant alternatif est une machine électrique tournante conçue pour fonctionner sur une alimentation triphasée. Ce moteur triphasé est également appelé moteur asynchrone. Ces moteurs à courant alternatif sont de deux types: moteurs asynchrones de type écureuil et bague collectrice . Le principe de fonctionnement de ce moteur est basé sur la production d'un champ magnétique tournant.

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Construction de moteur à induction triphasé

Ces moteurs triphasés sont constitués d'un stator et d'un rotor et entre lesquels aucune connexion électrique n'existe. Ces stator et rotors sont construits avec l'utilisation de matériaux de noyau hautement magnétiques afin de réduire l'hystérésis et les pertes par courants de Foucault.

Construction de moteur à induction triphasé

Le châssis du stator peut être construit en fonte, en aluminium ou en acier laminé. Le châssis du stator fournit la protection mécanique et le support nécessaires pour le noyau stratifié du stator, les enroulements et autres arrangements de ventilation. Le stator est blessé par des enroulements triphasés qui se chevauchent les uns avec les autres à un déphasage de 120 degrés montés dans des tôles à fentes. Les six extrémités des trois enroulements sont sorties et reliées à la boîte à bornes afin que ces enroulements soient excités par une alimentation principale triphasée.

Ces enroulements sont en fil de cuivre isolé avec un vernis monté dans des tôles isolées à fentes. A toutes les températures de travail, ce vernis imprégné reste rigide. Ces enroulements ont une résistance d'isolation élevée et une résistance élevée à l'atmosphère saline, à l'humidité, aux vapeurs alcalines, à l'huile et à la graisse, etc. Quel que soit le niveau de tension, ces enroulements sont connectés soit connexions en étoile ou en triangle .

Moteur à induction de cage d'écureuil

Le rotor du moteur à induction triphasé à courant alternatif est différent pour les moteurs à induction à bague collectrice et à cage d'écureuil. Le rotor du type à bague collectrice est constitué de barres lourdes en aluminium ou en cuivre court-circuitées aux deux extrémités du rotor cylindrique. L'arbre du moteur à induction est supporté sur deux roulements à chaque extrémité pour assurer une rotation libre à l'intérieur du stator et pour réduire le frottement. Il se compose d'un empilement de fentes en acier régulièrement espacées qui sont poinçonnées autour de sa circonférence dans lesquelles sont placées des barres lourdes en aluminium ou en cuivre non isolées.

Un rotor de type à bague collectrice se compose d'enroulements triphasés qui sont étoilés intérieurement à une extrémité, et les autres extrémités sont amenées à l'extérieur et reliées aux bagues collectrices montées sur l'arbre du rotor. Et pour développer un couple de démarrage élevé, ces enroulements sont connectés au rhéostat à l'aide de balais de charbon. Cette résistance externe ou rhéostat n'est utilisé qu'à la période de démarrage. Une fois que le moteur atteint la vitesse normale, les brosses sont court-circuitées et le rotor bobiné fonctionne comme un rotor à cage d'écureuil.

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Principe de fonctionnement du moteur à induction triphasé

Lorsque le moteur est excité avec une alimentation triphasée, l'enroulement de stator triphasé produit un champ magnétique tournant avec 120 déplacements à une grandeur constante qui tourne à vitesse synchrone. Ce champ magnétique changeant coupe les conducteurs du rotor et y induit un courant selon le principe des lois de Faraday sur l’induction électromagnétique. Lorsque ces conducteurs du rotor sont court-circuités, le courant commence à circuler à travers ces conducteurs.
En présence du champ magnétique du stator, des conducteurs du rotor sont placés et donc, selon le principe de la force de Lorenz, une force mécanique agit sur le conducteur du rotor. Ainsi, toute la force des conducteurs du rotor, c'est-à-dire la somme des forces mécaniques, produit un couple dans le rotor qui tend à le déplacer dans la même direction du champ magnétique tournant.
La rotation de ce conducteur rotor peut aussi s’expliquer par la loi de Lenz qui dit que les courants induits dans le rotor s’opposent à la cause de sa production, ici cette opposition est le champ magnétique tournant. Il en résulte que le rotor commence à tourner dans le même sens que le champ magnétique tournant du stator. Si la vitesse du rotor est supérieure à la vitesse du stator, aucun courant ne sera induit dans le rotor car la raison de la rotation du rotor est la vitesse relative des champs magnétiques du rotor et du stator. Ce stator et la différence de champ rotorique sont appelés glissement. C'est ainsi qu'un moteur triphasé est appelé une machine asynchrone en raison de cette différence de vitesse relative entre le stator et les rotors.
Comme nous l'avons vu ci-dessus, la vitesse relative entre le champ statorique et les conducteurs du rotor entraîne la rotation du rotor dans une direction particulière. Ainsi, pour produire la rotation, la vitesse du rotor Nr doit toujours être inférieure à la vitesse de champ du stator Ns, et la différence entre ces deux paramètres dépend de la charge sur le moteur.

La différence de vitesse ou le glissement du moteur à induction AC est donné comme

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Lorsque le stator est stationnaire, Nr = 0 donc le glissement devient 1 ou 100%.
Lorsque Nr est à vitesse synchrone, le glissement devient nul de sorte que le moteur ne tourne jamais à vitesse synchrone.
Le glissement du moteur à induction triphasé de la charge nulle à la pleine charge est d'environ 0,1% à 3%, c'est pourquoi les moteurs à induction sont appelés moteurs à vitesse constante.

Contrôle SVPWM du moteur à induction triphasé

Le plus souvent pour contrôler les moteurs à induction, des variateurs PWM sont utilisés. Par rapport aux variateurs à fréquence fixe, ces Contrôle des plongées PWM l'amplitude de la tension et de la fréquence du courant ainsi que la tension appliquée au moteur à induction. En changeant les signaux PWM appliqués aux portes de l'interrupteur d'alimentation, la quantité d'énergie fournie par ces entraînements est également modifiée de sorte que la commande de vitesse du moteur à induction triphasé est obtenue.

Contrôle SVPWM du moteur à induction triphasé par Edgefxkits.com

Un certain nombre de schémas de modulation de largeur d'impulsion (PWM) sont utilisés pour contrôler les entraînements de moteurs triphasés. Mais le plus largement Sine PWM (SPWM) et le vecteur spatial PWM (SVPWM) sont utilisés. Par rapport au SPWM, le contrôle SVPWM donne un niveau plus élevé de tension fondamentale et un contenu harmonique réduit. Ici, nous avons donné une implémentation pratique de ce contrôle SVPWM en utilisant 8051 microcontrôleurs .

Dans le circuit ci-dessous, un inverseur de tension à trois niveaux est utilisé pour obtenir trois tensions de sortie en fonction de la tension du bus CC. L'alimentation monophasée est redressée pour fournir une alimentation CC à la fois au circuit du microcontrôleur et aux circuits de l'onduleur.Le microcontrôleur 8051 est programmé pour produire des signaux SVPWM qui sont transmis au circuit de commande de grille.

Schéma fonctionnel du contrôle SVPWM du moteur à induction triphasé par Edgefxkits.com

Le circuit inverseur comprend six MOSFET pour produire une alimentation triphasée variable, pour chaque phase deux MOSFET sont déployés. Ces portes MOSFET sont connectées à l'IC de pilote de porte. Lors de la réception des signaux PWM des commutateurs du pilote de grille du microcontrôleur les MOSFET de sorte que la tension de sortie CA variable soit produite. Par conséquent, cette variable AC avec un changement de tension et de fréquence varie la vitesse du moteur .

Il s'agit d'informations de base sur le moteur à induction AC avec construction et principe de fonctionnement. En plus de cela, la technique SVPWM de contrôle de la vitesse du moteur présente de nombreux avantages par rapport aux autres techniques PWM comme nous l'avons vu ci-dessus. Si vous avez des doutes sur le microcontrôleur de programmation pour y implémenter la technique SVPWM, vous pouvez nous contacter en commentant ci-dessous.

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