En fonctionnement moteur, les paramètres de performance tels que efficacité, facteur de puissance, vitesse et courant sont des indicateurs essentiels de la qualité opérationnelle. Parmi ceux-ci, vitesse et courant ont une relation directe et interdépendante qui affecte de manière significative les performances motrices.
Moteurs asynchrones fonctionner sur la base de vitesse synchrone (Ns), déterminé par :
Ns=120f/P
où :
f = fréquence d'alimentation (Hz)
P. = nombre de pôles
Cependant, le vitesse réelle du rotor (N) est toujours légèrement inférieur en raison de feuillet(s):
N=Ns(1−s)
Le glissement est nécessaire pour induire le courant du rotor (je₂) et générer du couple.
Condition à vide
• Puissance de sortie ≈ 0 → Courant rotor (I₂) ≈ 0
• Glissement (s) ≈ 0 → Vitesse réelle ≈ Vitesse synchrone (N ≈ Ns)
• Le courant statorique (I₁) est principalement constitué de courant magnétisant (nécessaire pour établir le champ magnétique).
État chargé
• À mesure que la charge augmente, le rotor ralentit légèrement, augmentant ainsi le(s) glissement(s).
• Un glissement plus élevé induit un courant de rotor plus important (I₂) pour produire plus de couple et équilibrer la charge.
• Le courant statorique (I₁) augmente proportionnellement pour contrecarrer le champ magnétique du rotor.
• La vitesse diminue légèrement (généralement 2 à 5 % de glissement à pleine charge).
Exemple : Un moteur bipolaire (Ns = 3 000 tr/min) fonctionne à ~2 850 tr/min (glissement de 5 %) à pleine charge.
Représentation graphique
• La courbe vitesse/charge est une ligne légèrement décroissante (vitesse presque constante avec une légère baisse à mesure que la charge augmente).
• La courbe courant/charge est approximativement linéaire : le courant du stator augmente avec la charge pour maintenir le couple.
Un faible glissement (2 à 5 %) garantit un rendement élevé, car un glissement excessif augmente les pertes de cuivre du rotor (I₂²R).
Les moteurs à glissement élevé (par exemple pour les concasseurs ou les convoyeurs) ont intentionnellement un glissement plus élevé (jusqu'à 10 à 15 %) pour un meilleur couple de démarrage mais un rendement inférieur.
Le contrôle tension/fréquence (V/f) dans les VFD maintient un flux optimal, évitant ainsi un courant excessif à basse vitesse.
Surcharge : charge excessive → glissement élevé → I₂ élevé → surtension du stator → surchauffe.
Déséquilibre de tension : provoque une répartition inégale du courant, augmentant les pertes et réduisant la stabilité de la vitesse.
Rotor verrouillé (s = 1) : le courant peut atteindre 5 à 7 fois le courant à pleine charge, risquant de s'épuiser s'il est prolongé.
• La vitesse diminue légèrement à mesure que la charge augmente en raison du glissement.
• Le courant augmente proportionnellement à la charge pour maintenir le couple.
• Les moteurs standard fonctionnent avec un glissement de 2 à 5 % pour une efficacité optimale.
• Les moteurs à glissement élevé échangent leur efficacité contre un couple de démarrage plus élevé.
• Les VFD optimisent la relation vitesse-courant en ajustant la tension et la fréquence.
Comprendre cela dynamique vitesse-courant aide à sélection du moteur, dépannage et fonctionnement efficace, en particulier dans les applications à charge variable.
