Comment le glissement du moteur reflète les changements de charge: un guide simple pour comprendre la vitesse et les performances du moteur

Lorsqu’un moteur électrique fonctionne, des paramètres tels que le courant, la tension, la puissance et la vitesse ne restent pas constants, et ces changements ont un impact direct sur les performances et la fiabilité du moteur.

Que nous dit la formule du taux de glissement sur les changements de charge du moteur ?
Le moteur ne tourne pas toujours à une vitesse synchrone. C'est pourquoi nous utilisons le taux de glissement :
[ S = frac{n_0 - n}{n_0} ]
Où (n_0) est la vitesse synchrone et (n) est la vitesse réelle. Plus le moteur est chargé, plus le glissement est élevé. L'analyse de ce glissement par rapport au courant du rotor nous aide à comprendre à quel point le moteur travaille à tout moment.

Laissez-moi vous expliquer cela d'une manière plus pertinente.

Un moteur tourne-t-il réellement à une vitesse synchrone lorsqu’il est déchargé ?

Lorsqu’un moteur fonctionne sans charge, il ne produit pratiquement aucune puissance. Dans ce cas, le courant rotorique est proche de zéro. D'après l'équation (1) de l'image, le glissement (S) devient également presque nul. Cela signifie que la vitesse réelle du moteur est pratiquement la même que la vitesse synchrone.

Pourquoi le glissement approche-t-il de zéro sans charge ?
À vide, pratiquement aucun couple magnétique n’est nécessaire, le moteur n’a donc pas besoin d’être « à la traîne ». Avec presque aucun courant de rotor, il y a très peu de traînée magnétique, ce qui permet au rotor d'égaler presque la vitesse synchrone.

Pourquoi le glissement augmente-t-il lorsque la charge augmente ?

À mesure que la charge augmente, le moteur doit produire plus de couple, ce qui entraîne une augmentation du glissement.

Pour ce faire, le rotor a besoin d’un champ magnétique plus puissant. Et pour y parvenir, le moteur doit laisser le rotor légèrement en retard par rapport au champ magnétique rotatif, ce qui crée la tension qui induit plus de courant dans le rotor.

Ce que cela signifie concrètement :

• Le glissement augmente, mais lentement.
• La plupart des moteurs sont conçus de manière à ce que le glissement reste inférieur à 5 % en fonctionnement normal.
• Par exemple : si la vitesse synchrone est de 3 000 tr/min, la vitesse de fonctionnement réelle ne descendra pas en dessous de 2 850 tr/min sous charge nominale.

Quel est le rapport entre le courant du rotor et la charge ?

Plus le moteur est chargé, plus le courant du rotor est élevé.

Je pensais que le courant du moteur signifiait simplement le courant d'entrée, mais en réalité, le rotor génère son propre courant interne en raison de l'induction. À mesure que la charge augmente, le moteur doit ralentir légèrement pour induire une tension suffisante pour créer un courant de rotor plus fort. Ce courant crée un couple pour correspondre à la charge.

Alors pourquoi est-ce important ?

• Les courants du rotor et du stator déterminent ensemble la sortie de couple.
• Une charge plus élevée signifie plus de courant, plus de chaleur et plus d’usure.
• Vous ne voulez pas dimensionner les moteurs « juste assez » : un peu de frais généraux vous fera économiser à long terme.

La vitesse réelle du moteur diminuera-t-elle un jour beaucoup par rapport à la vitesse nominale ?

Pas vraiment. Les moteurs sont construits avec des vitesses nominales qui restent assez proches de la vitesse synchrone.

Prenez un moteur bipolaire typique avec une vitesse synchrone de 3 000 tr/min – sa vitesse nominale est généralement d'environ 2 850 tr/min. Les fabricants le conçoivent de cette manière pour garantir des performances constantes même en cas de changements de charge.

Une petite histoire tirée de ma propre expérience :

Un de mes clients a choisi un moteur avec à peine assez de puissance pour une pompe à eau. Il a fonctionné correctement pendant une semaine, puis a commencé à surchauffer et à trébucher. Nous l'avons remplacé par un modèle légèrement plus puissant. Le moteur fonctionnait plus doucement, plus frais et lui a permis d'économiser des coûts de maintenance et des temps d'arrêt.

La courbe vitesse-charge du moteur est-elle linéaire ?

Non, pas exactement. C'est une courbe non linéaire légèrement descendante.

Cela a du sens quand on y pense. À vide, la vitesse est presque au maximum. Mais à mesure que la charge augmente, la vitesse diminue progressivement, et non soudainement. Ce n'est qu'en cas de surcharge que la vitesse diminue fortement.

Côté conception :

• La courbe est plus raide à faibles charges ;
• S'aplatit sous des charges moyennes ;
• Puis descend rapidement en cas de charges lourdes ou bloquées.

Les concepteurs de moteurs utilisent cette courbe pour prédire le comportement d'un moteur dans différentes conditions de travail, en particulier dans les applications critiques telles que les pompes, les ventilateurs et les systèmes de convoyeurs.

Conclusion

En observant le glissement et le courant du rotor, nous obtenons des informations précieuses sur l’état de charge d’un moteur, ce qui facilite la sélection, le dépannage et la maintenance appropriés.