Pourquoi un moteur à induction à double cage a-t-il un couple de démarrage élevé

Un moteur à induction à double cage (également connu sous le nom de moteur à induction à double cage d'écureuil) a un couple de démarrage plus élevé principalement en raison de sa conception structurelle unique. Ce type de moteur dispose de deux cages de rotor indépendantes, chacune ayant des caractéristiques de résistance et d'inductance différentes, ce qui optimise les performances du moteur à différents stades de fonctionnement. Voici une explication détaillée :

Structure d'un Moteur à Induction à Double Cage

Le rotor d'un moteur à induction à double cage se compose de deux parties :

• Cage Extérieure (Cage de Démarrage) : Généralement fabriquée avec des barres plus épaisses et des bagues d'extrémité, elle a une résistance plus faible et une inductance plus élevée.

• Cage Intérieure (Cage de Fonctionnement) : Généralement fabriquée avec des barres plus fines et des bagues d'extrémité, elle a une résistance plus élevée et une inductance plus faible.

Stade de Démarrage

Résistance Faible et Inductance Élevée :

• Cage Extérieure : Dans la cage extérieure, les barres plus épaisses entraînent une résistance plus faible et une inductance plus élevée. Au démarrage, le courant dans la cage extérieure est plus important, produisant un champ magnétique plus fort et fournissant ainsi un couple de démarrage plus élevé.

• Inductance Élevée : Une inductance plus élevée signifie que le courant est en retard par rapport à la tension, ce qui aide à former un champ magnétique tournant plus fort au démarrage, augmentant ainsi le couple de démarrage.

• Effet de Peau :

Au démarrage, la fréquence de fonctionnement est faible, et l'effet de peau est minimal. L'effet de peau est la tendance du courant alternatif à se concentrer près de la surface d'un conducteur. Comme la fréquence est faible au démarrage, la caractéristique de faible résistance de la cage extérieure est pleinement exploitée, fournissant un couple de démarrage plus élevé.

Stade de Fonctionnement

Résistance Élevée et Inductance Faible :

Cage Intérieure : La cage intérieure, avec ses barres plus fines et ses bagues d'extrémité, a une résistance plus élevée et une inductance plus faible. Pendant le fonctionnement normal, la fréquence est plus élevée, et l'effet de peau est significatif, provoquant le flux du courant principalement dans la cage intérieure.

Résistance Élevée : Une résistance plus élevée aide à réduire les pertes en cuivre, améliorant l'efficacité et les performances du moteur pendant son fonctionnement.

Transition En Douceur :

Lorsque le moteur passe du démarrage au fonctionnement, le courant se déplace progressivement de la cage extérieure vers la cage intérieure. Cette transition en douceur garantit que le moteur maintient de bonnes performances à différents stades de fonctionnement.

Avantages Complémentaires

Couple de Démarrage Plus Élevé : Grâce aux caractéristiques de faible résistance et d'inductance élevée de la cage extérieure, un moteur à induction à double cage peut produire un couple de démarrage plus élevé, aidant à surmonter l'inertie de la charge et la résistance au démarrage.

Haute Efficacité Pendant le Fonctionnement : Les caractéristiques de haute résistance et d'inductance faible de la cage intérieure assurent que le moteur fonctionne de manière efficace et stable pendant le fonctionnement normal.

Haute Fiabilité : La structure à double cage garantit que le moteur se comporte bien à la fois au démarrage et pendant le fonctionnement, améliorant la fiabilité globale et prolongeant la durée de vie du moteur.

Résumé

Un moteur à induction à double cage optimise ses performances à la fois au démarrage et pendant le fonctionnement grâce à deux rotors ayant des caractéristiques électriques différentes. La cage extérieure fournit un couple de démarrage plus élevé au démarrage, tandis que la cage intérieure améliore l'efficacité et la stabilité pendant le fonctionnement normal. Cette conception rend les moteurs à induction à double cage très efficaces dans de nombreuses applications, en particulier là où un couple de démarrage élevé est nécessaire.