Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Vous êtes-vous déjà demandé ce qui fait tourner le petit ventilateur sur votre bureau ? Ou comment fonctionne un simple moteur dans un petit train ? La réponse est souvent un petit appareil intelligent. Il s'agit d'un moteur à induction à pôles ombrés.
Cet article est pour vous. Il vous aide à comprendre comment fonctionnent les choses de tous les jours. Nous allons expliquer le moteur à induction à pôles ombrés en parties simples. Vous découvrirez sa construction simple. Vous apprendrez comment l'"ombre" de ses pôles le fait tourner. Vous apprendrez également à quel type d'application il est destiné. Après la lecture, vous comprendrez l'idée géniale qui se cache derrière ce moteur petit mais important.
Un moteur à induction à pôles déphasés est un type très simple de moteur à induction monophasé. D'autres moteurs ont besoin de pièces spéciales pour démarrer, mais ce n'est pas le cas de celui-ci. Il peut démarrer tout seul. Il s'agit donc d'un moteur à démarrage automatique. Pour cette raison, il est parfait pour les petites choses qui ne coûtent pas beaucoup d'argent. Le secret de son démarrage réside dans la particularité de ses pôles.
Son nom en dit long. Il s'agit d'un "moteur à induction". Cela signifie qu'il utilise un champ magnétique pour faire tourner le rotor. Le rotor est la partie qui tourne. Il n'y a pas de fil électrique direct qui les relie. La partie la plus importante est le "pôle ombré". Chaque pôle du moteur est recouvert d'une petite partie. Cette couverture, ou "ombre", est un anneau de cuivre. C'est cette simple ombre qui permet à l'ensemble de fonctionner. Le moteur à induction à pôle ombragé montre une façon très intelligente et très simple de fabriquer les choses.
Ce type de moteur est appelé moteur à induction à pôles ombrés en raison de cette partie spéciale sur ses pôles. L'ombre n'est pas une ombre réelle due à la lumière. Il s'agit d'une ombre électrique. Elle retarde le champ magnétique dans cette partie du pôle. Ce retard est la clé du mouvement du moteur. Nous allons examiner de plus près comment cette simple ombre sur les pôles crée une force de rotation. Le moteur à induction à pôles ombrés est très intéressant.
Le mode de construction d'un moteur à induction à pôles déphasés est l'un de ses meilleurs atouts. Sa construction comporte très peu de pièces. Il est donc peu coûteux à fabriquer. Il fonctionne également longtemps. Les principales pièces sont le stator et le rotor. La simplicité de sa construction explique pourquoi il est utilisé dans tant de petites machines.
Le stator est la partie du moteur qui ne bouge pas. Le stator du moteur à pôles déphasés est constitué de fines feuilles de fer pressées les unes contre les autres. C'est le noyau. Le noyau a des pôles qui ressortent. On les appelle les pôles saillants. Une bobine principale de fil est enroulée autour de ces pôles. C'est le bobinage. Lorsque vous connectez cette bobine à une alimentation en courant alternatif, elle produit un flux magnétique qui change. La partie la plus importante du stator est l'"ombre". Une fente est pratiquée sur une partie de chacun des pôles. Un anneau de cuivre, également appelé bobine d'ombrage, est placé dans cette fente. Cet anneau donne l'ombre au pôle.
Le rotor est la partie qui tourne. Dans un moteur à pôles déphasés, le rotor est généralement de type cage d'écureuil. Cela signifie qu'il s'agit d'un cylindre fait de feuilles de fer traversées par des barres de cuivre ou d'aluminium. Ces barres sont reliées par des anneaux aux deux extrémités. Le rotor n'a pas d'enroulements ni de balais. C'est une pièce très simple et très solide. Le rotor tourne grâce à la façon dont le champ magnétique des pôles fonctionne avec le courant qu'il crée dans les barres du rotor.
Lorsque nous parlons d'"ombre" sur les poteaux, il ne s'agit pas d'une ombre portée par le soleil. L'"ombre" est un petit anneau unique de fil de cuivre. Il peut également s'agir d'un anneau de cuivre massif. Cet anneau est enroulé autour d'une petite partie de chacun des pôles du moteur. Cette partie du pôle est appelée la partie ombrée. L'autre partie du pôle est la partie non ombrée.
Cet abat-jour est une bobine de fil reliée à elle-même. En raison du fonctionnement de l'électricité et des aimants, lorsque le flux magnétique de la bobine principale change, il crée un courant électrique dans l'abat-jour en cuivre. Ce nouveau courant crée son propre flux magnétique. Ce nouveau flux s'oppose à la modification du flux principal. La présence de la bobine d'ombrage crée un second champ magnétique. Ce second champ est décalé par rapport au premier.
On peut l'envisager de la manière suivante. L'enroulement principal crée un champ magnétique sur l'ensemble du pôle. Mais l'ombre repousse ce champ dans sa propre petite zone. Cette "poussée" n'est pas toujours la même. Elle fait que le flux magnétique dans la partie ombrée arrive plus tard que le flux dans la partie non ombrée. L'ombre retarde donc le champ magnétique d'un côté du pôle. Ce petit décalage est la chose la plus importante. C'est l'ombre qui fait fonctionner le moteur. L'ombre sur les pôles est l'outil de démarrage du moteur.
La particularité du moteur à induction à pôles ombrés est qu'il crée un champ magnétique mobile avec une seule phase de courant alternatif. L'ombrage des pôles est la clé. Elle permet au flux magnétique de se "déplacer" d'un côté à l'autre du pôle. Ce flux mobile agit comme un faible champ magnétique tournant.
Voici comment le flux mobile fonctionne pour démarrer le moteur. Lorsque le courant alternatif dans l'enroulement principal augmente, le flux magnétique dans les pôles s'intensifie également. Ce changement induit un courant dans la bobine d'ombrage. Le courant dans la bobine d'ombrage crée un autre flux qui pousse contre le flux principal. Cela signifie que le flux magnétique est plus fort dans la partie non ombrée du pôle. Il est plus faible dans la partie ombrée du pôle.
Lorsque le flux principal est à son point le plus élevé, il cesse de changer pendant un moment. À ce moment-là, la bobine d'ombrage ne fait pas grand-chose. Le flux se répartit sur tous les pôles. Ensuite, lorsque le flux principal commence à s'affaiblir, la bobine d'ombrage produit à nouveau un courant pour s'opposer à ce changement. Elle essaie de maintenir le flux à un niveau élevé. Cela renforce le flux dans la partie ombrée du pôle. Le résultat final est que le centre du champ magnétique se déplace. Il se déplace de la partie non ombrée vers la partie ombrée du pôle. Ce mouvement se répète à chaque cycle de l'alimentation en courant alternatif. Cela crée une faible force de rotation sur le rotor, et cette force le fait commencer à tourner.
Examinons le fonctionnement complet d'un moteur à bague de déphasage pendant un cycle de courant alternatif. C'est la façon dont le flux magnétique se déplace entre les pôles qui donne la force nécessaire pour faire tourner le rotor.
Ce cycle se répète sans cesse. Il se produit 60 fois par seconde si vous disposez d'une alimentation électrique de 60 Hz. Le champ magnétique se déplace toujours sur la face du pôle. Il se déplace du côté non ombragé au côté ombragé. Ce champ en mouvement entraîne les barres du rotor à cage d'écureuil. Cette traction fait tourner le rotor. C'est ainsi que le moteur peut démarrer et continuer à tourner.
L'une des principales choses à savoir à propos d'un moteur à induction à pôles ombrés est qu'il a un couple de démarrage très faible. Le couple de démarrage est la puissance de rotation d'un moteur lorsqu'il démarre pour la première fois. Cette faiblesse est due à la façon dont le moteur est construit.
Le champ magnétique tournant créé par l'ombre sur les pôles n'est pas un champ tournant réel et lisse. Il s'agit plutôt d'un flux oscillant ou en mouvement. La différence de temps, ou l'angle, entre le flux dans la partie ombrée et la partie non ombrée des pôles est faible. Comme ce champ est faible et non lisse, la force qu'il exerce sur le rotor au départ est également très faible.
Cela signifie qu'un moteur asynchrone à pôles déphasés ne peut pas démarrer s'il est connecté à un travail lourd. Il ne convient que pour les tâches très légères au départ. Une petite pale de ventilateur ou une petite pompe à eau en sont de bons exemples. Au fur et à mesure que le moteur accélère, la puissance de rotation est davantage produite par l'action principale du moteur à induction monophasé. Mais la première poussée est toujours douce. Le faible couple de démarrage est un gros inconvénient que l'on obtient grâce à sa conception simple.
Le moteur à induction à pôles ombrés est présent dans de nombreux petits objets que vous utilisez tous les jours. C'est un choix populaire pour toute application qui nécessite une petite quantité de puissance et qui n'a pas besoin d'un démarrage puissant. En effet, il coûte peu d'argent, est construit de manière simple et fonctionne longtemps.
L'application la plus courante est celle des petits ventilateurs. Pensez par exemple aux ventilateurs de bureau, aux ventilateurs qui aspirent l'air dans les salles de bains ou aux petits ventilateurs qui refroidissent les appareils électroniques tels que les projecteurs ou les ordinateurs. Il s'agit là d'applications parfaites pour un moteur à pôles ombrés. Les pales d'un ventilateur ont besoin de très peu d'énergie pour commencer à tourner. D'autres utilisations sont possibles :
Ces moteurs sont des moteurs de faible puissance. Ils ne sont pas utilisés pour les gros travaux. Par exemple, vous ne les trouverez pas dans les machines à laver ou les outils électriques. Ces machines ont besoin d'un couple de démarrage beaucoup plus élevé et d'un meilleur rendement. Mais pour tout petit appareil qui a juste besoin de tourner, le moteur à induction à pôles ombrés est souvent le meilleur choix.
Il est très difficile d'augmenter la puissance d'un moteur à induction à pôles ombrés. C'est sa conception qui limite sa puissance et son efficacité. La méthode utilisée pour démarrer le moteur, avec l'ombre sur les pôles, gaspille beaucoup d'énergie.
Une grande partie de l'énergie est transformée en chaleur et se perd. Cela se produit souvent dans la bobine d'ombrage. Cette perte signifie que le moteur a un rendement très faible. Le rendement se situe souvent entre 5% et 35%. Le facteur de puissance de ce type de moteur est également très faible. Le facteur de puissance indique dans quelle mesure le moteur utilise l'énergie électrique qu'il reçoit. Un facteur de puissance faible signifie qu'une plus grande quantité d'énergie est gaspillée.
Vous pouvez apporter de petites modifications au moteur. Vous pouvez utiliser de meilleurs matériaux ou modifier la forme des pôles ou de l'ombrage. Mais vous ne pouvez pas faire d'un moteur à pôles ombragés un moteur très puissant. Son rôle est d'être un moteur simple et peu coûteux pour des besoins de faible puissance. Si vous avez besoin de plus de puissance ou d'un meilleur rendement, vous devez utiliser un autre type de moteur, comme un moteur à démarrage par condensateur. Le moteur à pôles déphasés est le mieux adapté à la tâche pour laquelle il a été conçu : des tâches simples avec une faible puissance de démarrage.
Comme tout outil, le moteur à induction à pôles ombrés présente des avantages et des inconvénients. Ses points positifs expliquent pourquoi il est si courant. Ses points négatifs limitent les tâches qu'il peut accomplir.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Simple à construire : Très peu de pièces. Pas de brosses ni de pièces de démarrage spéciales. | Faible puissance de départ : Ne peut pas commencer avec un travail lourd. |
| Faible coût : La simplicité de sa conception et de ses pièces en fait un produit très bon marché. | Gaspille beaucoup d'énergie : Une grande partie de l'énergie électrique se transforme en chaleur. |
| Fonctionne pendant longtemps : Il n'a pas de brosses qui peuvent s'user, il peut donc durer longtemps. | Faible facteur de puissance : N'utilise pas très bien l'énergie provenant de la prise murale. |
| Démarre tout seul : Il n'a pas besoin d'une pièce spéciale pour démarrer. | Faible puissance : il n'est utile que pour les petits travaux qui ne nécessitent pas beaucoup de puissance. |
| Robuste : Le rotor à cage d'écureuil est très résistant et difficile à casser. | La vitesse est difficile à modifier : Sa vitesse est principalement déterminée par la puissance du mur. |
Vous avez une bonne chose, mais vous avez aussi une mauvaise chose. Vous bénéficiez d'une conception très simple et d'un prix bas. Mais en contrepartie, vous obtenez un moteur qui n'est pas très performant. Pour un petit ventilateur, c'est une bonne affaire. Pour d'autres applications, le rendement médiocre et le faible couple de démarrage posent de gros problèmes.
Le nombre de pôles d'un moteur à courant alternatif modifie sa vitesse. C'est également le cas pour un moteur à induction à pôles ombragés. La vitesse de rotation du champ magnétique est appelée vitesse synchrone. Cette vitesse est déterminée par deux éléments : la fréquence du courant alternatif et le nombre de pôles.
Le lien est simple. Plus il y a de pôles, plus le moteur est lent. La vitesse du moteur est inversement proportionnelle au nombre de pôles. Par exemple, un moteur bipolaire fonctionnera plus rapidement qu'un moteur quadripolaire, même s'ils utilisent la même alimentation à 60 Hz. La vitesse réelle de fonctionnement sera légèrement inférieure à la vitesse de synchronisation.
La plupart des moteurs à induction à pôles déphasés ont une conception bipolaire ou quadripolaire. L'utilisation d'un plus grand nombre de pôles peut parfois rendre le moteur plus souple. Mais cela rend aussi la construction un peu plus difficile. Le choix du nombre de pôles dépend de la vitesse nécessaire pour le travail. Le nombre de pôles est un élément clé de la conception du moteur. Ce sont les pôles et l'ombre qu'ils portent qui permettent au moteur de fonctionner comme il le fait.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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