Structurellement, les moteurs à induction sont principalement classés en deux types :
Construction simple avec rotor constitué de barres conductrices d'aluminium ou de cuivre formant une boucle fermée, ressemblant à une « cage d'écureuil ».
Faibles coûts de maintenance, largement utilisé dans les ventilateurs, les pompes et autres applications de démarrage à faible charge.
Les enroulements du rotor sont connectés à des résistances externes via des bagues collectrices, permettant des caractéristiques de démarrage réglables.
Convient aux équipements de démarrage à charge lourde tels que les grues et les concasseurs.
La vitesse d'un moteur à induction est toujours légèrement inférieure à la vitesse de synchronisation, différence appelée glissement (typiquement autour de 3 %). Ses caractéristiques comprennent :
• Sensibilité de la charge: Le glissement est minime à vide (proche de la vitesse synchrone) et augmente linéairement avec la charge.
• Conditions extrêmes: Lorsque la charge dépasse le couple maximum (couple de claquage), le moteur présente :
✓ Chute de vitesse rapide
✓ Surtension du courant statorique (jusqu'à 5 à 7 fois le courant nominal)
✓ Échauffement excessif des bobinages (risque de rupture d'isolation)
• Courant de démarrage élevé: Le courant de démarrage direct peut atteindre 4 à 7 fois le courant nominal.
→ Conception à cage unique : courant d'appel le plus élevé
→ Conception à barre profonde/double cage : réduit le courant de démarrage de 20 à 30 % via l'effet cutané.
• Solutions classiques:
✓ Démarrage étoile-triangle : réduit le courant à 1/3 du démarrage pleine tension, mais le couple chute également de 67 %.
✓ Applications : pompes centrifuges, compresseurs d'air et autres dispositifs de démarrage à faible charge.
• Résistance du rotor réglable: Obtenu grâce à des résistances externes :
✓ Limite le courant de démarrage à 2 à 3 fois le courant nominal.
✓ Augmente le couple de démarrage à 200-250 % de la valeur nominale.
• Applications typiques:
✓ Équipements lourds comme des broyeurs à boulets et des palans.
✓ Scénarios industriels nécessitant des démarrages/arrêts fréquents.
1. Vulgarisation de Entraînement à fréquence variable Technologie (VFD)
Permet un démarrage progressif via le contrôle VVVF, éliminant les surtensions de démarrage dans les moteurs à cage d'écureuil.
Améliore l'efficacité opérationnelle de 5 à 15 % par rapport aux moteurs à rotor bobiné avec contrôle de vitesse basé sur une résistance.
2. Évolution du marché
La part de marché des moteurs à rotor bobiné est passée de 40 % dans les années 1980 à moins de 15 % aujourd'hui.
Les moteurs à cage d'écureuil équipés de VFD dominent (plus de 70 % du marché des moteurs industriels).
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Type de moteur |
Applications idéales |
Analyse Techno-Économique |
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Cage à écureuil standard |
Fonctionnement continu, démarrages à faible charge |
Faible coût d’approvisionnement, efficacité IE3 |
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Rotor enroulé |
Démarrages à forte charge, contrôle de vitesse |
Entretien élevé, en cours d'élimination |
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Cage à écureuil VFD |
Contrôle précis de la vitesse, rénovations économes en énergie |
Efficacité globale optimale |
Moteurs asynchrones restent au cœur des applications industrielles en raison de leur structure simple et de leur grande fiabilité. Grâce aux progrès de l'électronique de puissance, les moteurs à cage d'écureuil ont été revitalisés grâce à l'intégration du VFD, tandis que les moteurs à rotor bobiné disparaissent progressivement. À l’avenir, l’adoption des normes d’efficacité ultra-premium IE5 conduira les moteurs à induction vers une densité de puissance plus élevée et des fonctionnalités plus intelligentes.
