Le moteur asynchrone, fonctionnement, typologie et utilisations

Les moteurs asynchrone (également connu sous la dénomination anglo-saxonne de machine à induction) sont les moteurs électriques les plus répandus sur le marché en raison de leur structure simple, de leurs coûts de fabrication relativement faibles et de leur fonctionnement stable grâce à une alimentation en courant alternatif facile d'accès. Le contenu suivant explique brièvement les principes de fonctionnement, les types et les applications courantes des moteurs à induction.
 

Comment fonctionne un moteur asynchrone ?

Les moteurs à induction sont des moteurs électriques qui tournent grâce au champ magnétique induit par l'alimentation en courant alternatif (CA) pour convertir l'électricité en sortie mécanique. La structure de base qui génère l'induction électromagnétique dans un moteur à induction se compose d'un stator fixe et d'un rotor rotatif. Le stator est constitué d'un noyau laminé et de bobines de fil isolé appelées enroulements. Le rotor est constitué d'acier laminé ou d'un matériau conducteur pour faciliter la génération du courant induit.
Il y a un espace physique, connu sous le nom d'entrefer, qui sépare le rotor en rotation et le stator. Le principe est le suivant :

1. Le courant alternatif fourni au stator du moteur crée des champs magnétiques.
2. Le champ magnétique du stator induit un courant opposé dans le rotor.
3. Les courants induits dans le rotor créent à leur tour des champs magnétiques.
4. Les champs magnétiques du rotor interagissent avec les champs magnétiques du stator et provoquent la rotation du rotor.

Types de moteurs à asynchrone

Les moteurs à induction sont classés en deux catégories principales en fonction du courant alternatif fourni : les moteurs à induction triphasés et les moteurs à induction monophasés.

Moteurs asynchrone triphasés

Le stator d'un moteur à induction triphasé comporte trois jeux d'enroulements symétriques. Lorsque le courant alternatif triphasé est fourni aux enroulements de la bobine, les champs magnétiques rotatifs ayant la même fréquence que le courant alternatif sont générés pour entraîner le rotor.

Moteurs asynchrone monophasés

Le stator contient un enroulement primaire et un enroulement auxiliaire. L'enroulement principal est conçu pour produire un champ magnétique lorsqu'un courant alternatif est appliqué. L'enroulement auxiliaire est utilisé pour créer un champ magnétique rotatif.

Comparaison des moteurs à induction triphasés et monophasés

	Moteur asynchronetriphasé	Moteur asynchrone monophasé
Puissance AC	Triphasée	Monophasée
Mécanisme de démarrage	Autodémarrage	Nécessite un enroulement de démarrage auxiliaire ou un condensateur de démarrage
Rendement	Elevé	Faible
Structure	Plus compliquée	Facile et simple
Entretien	Difficile à réparer	Facile à réparer
Applications	Entraînements industriels, machines et commerciaux	Appareils ménagers à faible charge

 

Structure des moteurs asynchrone

Rotor à cage d'écureuil

Le rotor du moteur à cage d'écureuil est un noyau cylindrique en tôle d'acier monté sur un arbre. Il contient à l'intérieur des barres conductrices longitudinales (généralement en aluminium ou en cuivre) placées dans des rainures et reliées aux deux extrémités par des anneaux de court-circuit formant une forme de cage d'écureuil.

Rotor bobiné

La conception d'un rotor bobiné est plus complexe que celle d'un rotor à cage d'écureuil. En plus d'un noyau en fer laminé, il y a des enroulements triphasés connectés à des bagues collectrices montées sur l'arbre du rotor. Les balais sont en contact avec ces bagues collectrices, fournissant une connexion externe pour fournir de l'électricité au rotor bobiné.
 

Où sont utilisés les moteurs asynchrones ?

Les moteurs asynchrones sont largement utilisés dans divers domaines, que ce soit à des fins domestiques ou industrielles, en raison de leur structure simple, de leur faible coût et de leur facilité d'entretien.

Appareils ménagers

Les moteurs à induction monophasés sont souvent utilisés pour actionner divers dispositifs à des fins domestiques dans les appareils ménagers. Ces appareils comprennent les ventilateurs, les climatiseurs, les sèche-cheveux, les aspirateurs, les réfrigérateurs, les ventilateurs, les portes roulantes, les tapis roulants, les pompes à eau, etc.

Par exemple :

• Un moteur à induction monophasé peut être utilisé pour faire tourner des pales ou des ventilateurs et provoquer un flux d'air afin d'assurer les fonctions d'alimentation et d'évacuation d'air dans un ventilateur électrique, un sèche-cheveux, un ventilateur et un aspirateur.
• Un moteur à induction monophasé peut être utilisé pour entraîner le compresseur d'un climatiseur ou d'un réfrigérateur.
• Un moteur à induction monophasé est utilisé dans un tapis roulant pour entraîner les rouleaux et la bande de roulement.
• Un moteur à induction monophasé combiné à un réducteur, un frein, un circuit de commande et d'autres composants pour entraîner la porte roulante.
• Une pompe à eau se compose essentiellement d'un moteur et d'une pompe de pressurisation. Le moteur fournit la source d'énergie nécessaire à la mise sous pression de la pompe.

Appareils commerciaux

De nombreux équipements commerciaux utilisent des moteurs à induction comme source d'énergie dans divers locaux commerciaux. Par exemple, les escaliers mécaniques, les machines à tailler les clés, les machines à sceller les gobelets, les machines à glace, les barrières, les pompes à eau...

• Le moteur à induction fournit la force de rotation et travaille avec un réducteur de vitesse pour transmettre la vitesse de rotation élevée du moteur au mouvement lent et à couple élevé nécessaire pour entraîner l'escalier mécanique.
• Dans une machine à tailler les clés, la fonction première d'un moteur électrique est de fournir la puissance de rotation nécessaire pour tailler et reproduire les clés.
• Les moteurs à induction sont utilisés avec des réducteurs de vitesse dans les machines à sceller les gobelets pour déplacer les gobelets, les conteneurs et la tête de scellage à une vitesse contrôlée.
• Un petit moteur à induction à courant alternatif d'une puissance fractionnée entraîne la lame rotative de l'agitateur qui barattait et aérait le mélange de crème glacée pendant la congélation. Des moteurs à induction CA plus puissants, généralement de 1 à 2 CV ou plus, sont utilisés pour entraîner le compresseur du système de réfrigération qui congèle le mélange de crème glacée.
• Un moteur à induction à courant alternatif d'une puissance fractionnée fournit la force de rotation nécessaire pour lever et abaisser le bras de la rampe par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses ou d'un mécanisme à chaîne/courroie.
• Dans une pompe à eau, la fonction principale d'un moteur à induction est de fournir la puissance mécanique nécessaire pour entraîner la roue de la pompe ou le mécanisme qui déplace l'eau.

Applications industrielles

Les moteurs à induction triphasés sont utilisés pour entraîner diverses machines et équipements à des fins de fabrication. Ces machines et équipements comprennent les ascenseurs, les convoyeurs, les ventilateurs d'extraction, les machines de broyage, les scelleuses de cartons, les machines à étiqueter, les mélangeurs, les machines de transformation des aliments, les machines d'emballage, etc.

Par exemple :

• La fonction première des moteurs à induction dans les ascenseurs industriels est de fournir le couple et la puissance nécessaires au levage et à l'abaissement de la cabine ou de la plate-forme. Ces moteurs sont généralement reliés à un réducteur ou à un système de traction qui convertit le mouvement de rotation en mouvement linéaire pour déplacer la cabine d'ascenseur vers le haut et vers le bas.
• Entraînement de la bande ou de la chaîne transporteuse : La fonction la plus fondamentale des moteurs à induction dans les convoyeurs est d'entraîner la bande transporteuse, la chaîne ou tout autre mécanisme de manutention. La puissance de rotation du moteur est transmise par l'intermédiaire d'un réducteur, d'une poulie ou d'un entraînement direct afin d'imprimer un mouvement linéaire au convoyeur.
• Les moteurs à induction à courant alternatif sont utilisés pour entraîner directement la roue ou les pales du ventilateur, fournissant ainsi la force de rotation nécessaire pour déplacer l'air ou les gaz.
• Les moteurs asynchrones sont utilisés pour entraîner la meule ou les broches, fournissant la force de rotation à grande vitesse nécessaire aux opérations de meulage.
• Les moteurs asynchrones sont couramment utilisés pour entraîner les bandes transporteuses qui acheminent les cartons tout au long du processus de scellage dans une scelleuse de cartons.
• Les moteurs asynchrones sont utilisés pour entraîner les bandes transporteuses qui transportent les produits au cours du processus d'étiquetage, ainsi que pour alimenter d'autres composants mécaniques tels que les enrouleurs ou dérouleurs d'étiquettes.
• Les moteurs à induction combinés à des réducteurs de vitesse sont largement utilisés dans les mélangeurs pour entraîner l'arbre de mélange ou la roue, fournissant le couple élevé de force rotative nécessaire à des vitesses relativement faibles pour mélanger ou agiter les matériaux.
• Les moteurs à induction ou les motoréducteurs sont largement utilisés dans les machines de transformation des aliments. Ils servent à alimenter les bandes transporteuses qui acheminent les produits alimentaires à travers les différentes étapes de la transformation, telles que le tri, le lavage, la découpe ou l'emballage. Ils fournissent la force de rotation nécessaire pour entraîner les arbres de mélange ou les roues des mélangeurs, des mixeurs et des autres équipements de mélange utilisés pour combiner les ingrédients ou homogénéiser les produits alimentaires. Les moteurs à induction ou les moteurs à engrenages sont utilisés pour entraîner les pompes destinées à la manipulation des liquides, comme le transfert de liquides ou de boues, et pour alimenter les ventilateurs des systèmes de ventilation ou de transport pneumatique. Ils sont également utilisés pour faire fonctionner diverses machines de transformation des aliments, telles que les trancheuses, les ciseaux, les broyeurs, les extrudeuses et les machines d'emballage, en fournissant la puissance de rotation nécessaire à leur fonctionnement.
• Les moteurs asynchrones et les motoréducteurs sont couramment utilisés dans les machines d'emballage, où ils remplissent différentes fonctions en fonction des exigences spécifiques du processus d'emballage. Par exemple, les bandes transporteuses sont entraînées pour transporter les matériaux d'emballage ou les produits finis au cours des différentes étapes du processus d'emballage, telles que le remplissage, le scellement ou l'étiquetage. Elles fournissent la puissance de rotation nécessaire au fonctionnement de diverses machines d'emballage, telles que les machines de formage-remplissage-scellage, les étuyeuses, les encaisseuses, les palettiseurs et les machines d'emballage. Dans les lignes d'emballage, les moteurs à induction sont utilisés pour entraîner les ventilateurs ou les soufflantes dans les systèmes de circulation d'air, de refroidissement ou de transport pneumatique. En outre, dans certains processus d'emballage impliquant le remplissage ou la manipulation de liquides, les moteurs à induction alimentent également les pompes qui transportent les liquides ou les boues. Les motoréducteurs à induction sont généralement utilisés dans des applications qui nécessitent un couple élevé à des vitesses relativement faibles, telles que l'entraînement de mécanismes de scellage rotatifs, de machines à boucher ou de mécanismes à mouvement intermittent utilisés dans les opérations d'emballage.

Conclusion

Les moteurs à induction fonctionnent grâce à l'alimentation en courant alternatif, qui est facilement disponible dans les foyers, les locaux commerciaux, les sites industriels et les usines de fabrication. C'est pourquoi les moteurs à induction détiennent actuellement la plus grande part de marché. En outre, les caractéristiques de vitesse de rotation et de couple de sortie des moteurs à induction varient en fonction de la taille, de l'aspect, des conditions d'enroulement de la bobine, du matériau du rotor, de la méthode de fabrication, etc. Sesame Motor a plus de 30 ans d'expérience dans la fabrication et la vente de moteurs à induction, de motoréducteurs et de réducteurs de vitesse. Les produits sont non seulement fabriqués à 100% à Taiwan, mais également certifiés CE, UL et CCC, et commercialisés dans plus de 50 pays à travers le monde.