La forme et la taille des encoches du rotor ont un impact direct sur la résistance rotorique et le flux de fuite, ce qui influe sur le rendement du moteur, son facteur de puissance, son couple maximal, son couple de démarrage et d'autres indicateurs de performance. Ces performances sont d'une importance capitale pourmoteurproduits.
En pratique, il est souvent nécessaire de faire des compromis sur certaines propriétés pour obtenir des performances données. Le vieil adage « on ne peut pas avoir le beurre et l'argent du beurre » prend ici tout son sens. Bien sûr, certaines avancées technologiques révolutionnaires, notamment en matière de matériaux et de procédés, permettent de déroger temporairement à cette règle. Par exemple, lors des premières applications des systèmes d'isolation pour moteurs haute tension utilisant du ruban de mica à faible teneur en colle comme matériau principal, associé à la nouvelle technologie de revêtement par immersion sous vide, on a pu concilier les deux : une réduction de l'épaisseur de l'isolation et une amélioration de la résistance à la tension et à l'effet corona. Cependant, cette approche reste soumise aux contraintes réglementaires et se heurte constamment à des contradictions et des problèmes épineux.
1. Équilibre des performances entre les performances au démarrage et la capacité de surcharge
Afin d'améliorer la capacité de surcharge du moteur, le couple maximal doit être augmenté, ce qui implique de réduire la réactance de fuite du rotor ; et afin de satisfaire au faible courant de démarrage et au couple de démarrage élevé pendant la phase de démarrage, l'effet de peau du rotor doit être augmenté autant que possible, mais le flux magnétique de fuite des encoches du rotor et la réactance de fuite doivent inévitablement être augmentés.
2. Équilibre entre efficacité et performances au démarrage
Nous savons qu'augmenter la résistance du rotor peut améliorer les performances de démarrage du moteur, par exemple en réduisant l'encoche du rotor et en utilisant un rotor à double cage, mais en raison de l'augmentation de la résistance du rotor et du courant de fuite, les pertes par effet Joule dans le stator et le rotor augmenteront considérablement, ce qui entraînera une réduction du rendement.
3. Contrôles et équilibres entre le facteur de puissance et les performances de démarrage
Afin d'améliorer les performances de démarrage du moteur, nous utilisons l'effet de peau, par exemple en utilisant des rainures profondes et étroites, des rainures convexes, des rainures en forme de couteau, des rainures profondes ou des rainures à double cage d'écureuil pour augmenter la résistance du rotor au démarrage, mais l'impact le plus direct est d'augmenter la résistance du rotor. La fuite des encoches du rotor est réduite, l'inductance de fuite du rotor est augmentée et le courant réactif du rotor est augmenté, ce qui dans la plupart des cas conduira directement à une réduction du facteur de puissance.
4. Contrôles et équilibrages des performances en matière d'efficacité et de facteur de puissance
Si la surface des encoches du rotor augmente et que la résistance diminue, les pertes par effet Joule dans le rotor diminuent et le rendement augmente naturellement. Cependant, la diminution de la perméabilité magnétique de la culasse du rotor entraîne une augmentation de la résistance magnétique et de la densité de flux magnétique, ce qui accroît les pertes fer et dégrade le facteur de puissance. De nombreux moteurs conçus pour optimiser le rendement présentent ce phénomène : malgré une amélioration significative du rendement, le courant nominal est élevé et le facteur de puissance faible. Les clients déplorent alors que les moteurs à haut rendement soient moins performants que les moteurs classiques.
La conception des moteurs soulève de nombreuses questions de gains et de pertes. Cet article se concentre uniquement sur les caractéristiques externes. Pour optimiser ces relations de performance, il est nécessaire d'explorer en profondeur les caractéristiques internes et d'appliquer judicieusement une approche itérative des gains et des pertes afin de résoudre les contradictions ou les situations problématiques.
Date de publication : 12 août 2024