Pour les moteurs triphasés, la méthode de connexion des enroulements varie en fonction de paramètres techniques tels que les différentes conditions de fonctionnement, les tensions d'alimentation et les puissances nominales. Par exemple, les moteurs haute tension et la plupart des moteurs de levage et métallurgiques adoptent la connexion en étoile ; tandis que pour les moteurs basse tension, la méthode de connexion se distingue par la puissance nominale : les moteurs de 3 kW et moins utilisent la connexion en étoile, et tous les moteurs de 4 kW et plus utilisent la connexion en triangle. Cependant, dans la conception actuelle des moteurs, de nombreux moteurs de levage et métallurgiques haute puissance sont conçus avec la connexion triangle. Étant donné que la connexion en étoile est préférée pour les moteurs de levage et métallurgiques afin d'éviter les problèmes de courant de circulation, pourquoi la connexion en triangle est-elle toujours adoptée pour de tels moteurs ? Nous introduisons une formule fondamentale (1) pour analyser la puissance d'entrée P1 du réseau électrique au moteur.
P1 = m1U1I1cosϕ1 …………………………… (1)
Dans la formule (1) :
m1 — Nombre de phases du moteur
U1 — Tension de phase statorique du moteur
I1 — Courant de phase statorique du moteur
cosϕ1 — Facteur de puissance statorique du moteur
Il ressort de la formule (1) qu'avec une tension d'entrée fixe, une puissance de sortie plus élevée ne peut être obtenue qu'en augmentant le courant. Plus la puissance du moteur est élevée, plus le courant est important et plus la section transversale requise du conducteur est grande. Pour un nombre donné de tours d'enroulement du stator, un courant plus important nécessite également une plus grande taille d'encoche de la tôle du stator. Cependant, il y a toujours une limite à l’augmentation de la taille des fentes de stratification du stator ; ainsi, la seule façon d’augmenter la puissance est de réduire le nombre de tours. En conséquence, de multiples facteurs, notamment la puissance, le courant, la section transversale du conducteur, la taille de la fente de stratification et le nombre de spires, sont interdépendants et mutuellement restrictifs.
La conception électromagnétique d'un moteur consiste à identifier un schéma de mise en œuvre qui répond aux exigences spécifiques de puissance et de performance dans le but d'optimiser les facteurs interdépendants et restrictifs ci-dessus. Pour les moteurs de faible puissance, le faible courant permet un plus grand nombre de tours d'enroulement ou une taille de fente de stratification du stator plus petite. En revanche, les moteurs de forte puissance présentent un courant important, ce qui rend impossible un nombre excessif de tours d'enroulement ou une taille de fente de stratification trop grande - cela conduit inévitablement à la tendance selon laquelle les moteurs de faible puissance sont compacts tandis que les moteurs de forte puissance sont encombrants.
D'autre part, les moteurs gros ou surdimensionnés ont une section de circuit magnétique plus grande, ce qui entraîne une force électromotrice induite (FEM) plus élevée par unité de longueur du conducteur. Moins de conducteurs sont nécessaires pour équilibrer la tension de phase du moteur U1, et le nombre de conducteurs par emplacement peut même être réduit à
1. Alternativement, pour maximiser autant que possible le nombre de conducteurs par emplacement, des moteurs haute puissance sont conçus dans le but d'augmenter la tension de phase U1. En revanche, pour les moteurs de faible puissance, les concepteurs s'efforcent toujours de réduire la tension de phase U1 afin d'éviter un nombre excessif de conducteurs par emplacement et un diamètre de fil trop petit.
Pour les deux raisons ci-dessus, les moteurs de faible puissance adoptent généralement la connexion en étoile, où la tension de phase du stator U1 n'est que de 1/√3 de la tension d'entrée du moteur ou de la tension d'alimentation ; les moteurs haute puissance utilisent généralement la connexion triangle, où la tension de phase du stator U1 est égale à la tension d'entrée du moteur ou à la tension d'alimentation.
Certes, la conception réelle est beaucoup plus complexe et implique également la prise en compte de multiples facteurs tels que la sécurité, l'élimination du courant de circulation ou l'utilisation de l'effet d'amortissement du courant de circulation.
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