Méthode de changement de pôles
Méthode de changement de pôles pour le contrôle de vitesse des moteurs à induction
La méthode de changement de pôles est l'une des principales techniques utilisées pour réguler la vitesse d'un moteur à induction. Cette approche de contrôle de vitesse par changement de pôles est principalement appliquée aux moteurs à cage. La raison en est la caractéristique unique de la cage rotor, qui génère automatiquement un nombre de pôles correspondant exactement au nombre de pôles dans l'enroulement du stator.
Il existe trois méthodes principales permettant de modifier le nombre de pôles du stator :
Enroulements multiples du stator
Méthode des pôles consécutifs
Modulation d'amplitude des pôles (PAM)
Chacune de ces méthodes de changement de pôles est expliquée en détail ci-dessous :
Enroulements multiples du stator
Dans la méthode des enroulements multiples du stator, deux enroulements distincts sont installés sur le stator, chacun conçu pour créer un nombre différent de pôles. Seulement un de ces enroulements est alimenté à la fois. Par exemple, considérons un moteur équipé de deux enroulements conçus pour des configurations de 6 pôles et 4 pôles. Avec une fréquence d'alimentation électrique de 50 hertz, les vitesses synchrones correspondantes pour ces nombres de pôles seraient respectivement 1000 tours par minute et 1500 tours par minute. Cependant, cette méthode de contrôle de vitesse présente des inconvénients ; elle est moins économe en énergie et généralement plus coûteuse à mettre en œuvre par rapport à d'autres techniques.
Méthode des pôles consécutifs
La méthode des pôles consécutifs consiste à diviser un seul enroulement du stator en plusieurs groupes de bobines, avec les bornes de chaque groupe sorties pour une connexion externe. En reconfigurant simplement les connexions entre ces groupes de bobines, on peut efficacement changer le nombre de pôles. Dans les applications pratiques, les enroulements du stator sont généralement divisés en seulement deux groupes de bobines, permettant un changement du nombre de pôles dans un rapport de 2:1.
La figure suivante illustre une phase unique d'un enroulement du stator composé de 4 bobines. Ces bobines sont divisées en deux groupes, étiquetés a - b et c - d.
Le groupe de bobines a - b est composé d'un nombre impair de bobines, spécifiquement les bobines 1 et 3, tandis que le groupe de bobines c - d contient un nombre pair de bobines, à savoir les bobines 2 et 4. Ces deux bobines dans chaque groupe sont connectées en série. Comme illustré dans la figure ci-dessus, les bornes a, b, c et d sont sorties pour des connexions externes.
Le flux de courant à travers ces bobines peut être contrôlé en connectant les groupes de bobines soit en série, soit en parallèle, comme illustré dans la figure ci-dessous. Cette configuration stratégique de connexion permet de manipuler le champ magnétique généré par les enroulements du stator, ce qui joue un rôle crucial dans la modification du nombre de pôles et, par conséquent, dans la régulation de la vitesse du moteur à induction.
Dans un système électrique de 50 hertz, lorsque la configuration de l'enroulement du stator donne un total de quatre pôles, la vitesse de rotation correspondante du moteur à induction est de 1500 tours par minute (tr/min).
Comme illustré dans la figure ci-dessous, lorsque le sens du courant circulant à travers les bobines du groupe a - b est inversé, un changement significatif se produit dans le champ magnétique généré par les enroulements du stator. Sous cette nouvelle condition, toutes les bobines de l'enroulement produiront des pôles nord (N). Cette modification de la configuration des pôles a un impact direct sur la vitesse et les caractéristiques de fonctionnement du moteur, formant un principe clé dans la méthode de changement de pôles pour le contrôle de vitesse des moteurs à induction.
Principes de changement de pôles et technique PAM
Pour que le circuit magnétique soit complété, le flux magnétique du groupe de pôles doit traverser l'espace entre les groupes de pôles. En conséquence, un pôle magnétique de polarité opposée, un pôle S, est induit. Ces pôles induits sont appelés pôles consécutifs. Ainsi, le nombre de pôles de la machine double par rapport à son nombre initial (par exemple, passant de 4 à 8 pôles), et la vitesse synchrone est réduite de moitié (passant de 1500 tr/min à 750 tr/min).
Ce principe peut être appliqué à toutes les trois phases d'un moteur à induction. En sélectionnant soigneusement les combinaisons de connexions en série et en parallèle pour les groupes de bobines dans chaque phase, et en choisissant des connexions en étoile ou en triangle appropriées entre les phases, il devient possible d'obtenir des changements de vitesse tout en maintenant une opération à couple constant, à puissance constante, ou en permettant une opération à couple variable.
Technique de modulation d'amplitude des pôles (PAM)
La modulation d'amplitude des pôles offre une approche très adaptable au changement de pôles. Contrairement à certaines méthodes traditionnelles qui atteignent principalement un rapport de vitesse de 2:1, la PAM peut être utilisée dans des scénarios où différents rapports de vitesse sont nécessaires. Les moteurs spécialement conçus pour l'ajustement de vitesse en utilisant le schéma de modulation d'amplitude des pôles sont appelés moteurs PAM. Ces moteurs offrent une flexibilité accrue dans le contrôle de vitesse, ce qui les rend adaptés à une large gamme d'applications où un réglage précis et varié de la vitesse est requis.
