qu'est-ce que le stator et le rotor dans un moteur à induction

Le stator est la partie stationnaire (fixe) du moteur à induction, montée sur le châssis du moteur. Sa fonction principale est de générer un champ magnétique tournant (RMF) lorsqu'une alimentation CA y est connectée. Ce champ magnétique tournant est la force motrice qui induit le mouvement dans le rotor.

1.Structure du stator

Le stator se compose de trois parties principales :

• Noyau du stator: Fabriqué à partir de fines tôles d'acier au silicium laminées (0,35-0,5 mm d'épaisseur) empilées ensemble. La stratification est effectuée pour minimiser les pertes par courants de Foucault - courants induits dans le noyau en raison du champ magnétique changeant, qui autrement généreraient de la chaleur et gaspilleraient de l'énergie. Le noyau comporte des fentes sur sa surface intérieure pour contenir les enroulements du stator.

•Enroulements du stator: Bobines de cuivre ou d'aluminium enroulées dans les fentes du noyau du stator. Dans la plupart des moteurs à induction, le stator est un enroulement triphasé-(connecté en configuration étoile ou triangle), qui est alimenté en courant alternatif triphasé-. La disposition de ces enroulements est conçue de telle sorte que lorsque le courant alternatif les traverse, un champ magnétique qui tourne à une vitesse constante (vitesse synchrone) est produit.

• Cadre de stator: Une structure externe rigide (généralement en fonte ou en aluminium) qui supporte le noyau du stator et protège les composants internes. Il sert également de dissipateur thermique pour dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement.

2.Fonction du stator

Lorsque du courant alternatif triphasé-est fourni aux enroulements du stator, chaque phase crée un champ magnétique qui varie de manière sinusoïdale avec le temps. La combinaison de ces champs magnétiques triphasés donne lieu à un seul champ magnétique rotatif (RMF) qui tourne autour de l'axe du stator à une vitesse appeléevitesse synchrone(Ns). La vitesse de synchronisation dépend de la fréquence de l'alimentation alternative (f) et du nombre de paires de pôles (P) dans le stator, donnés par la formule : Ns=(120f)/P. Ce champ magnétique rotatif traverse les conducteurs du rotor, induisant une force électromotrice (FEM) dans le rotor-c'est la base de l'induction électromagnétique dans le moteur.

Le rotor est la partie rotative du moteur à induction, montée sur un arbre qui s'étend à l'extérieur du châssis du moteur. Il est situé à l'intérieur du stator, avec un petit entrefer (généralement de 0,2 à 2 mm) entre les noyaux du stator et du rotor. La fonction du rotor est de convertir l'énergie électromagnétique induite par le champ magnétique tournant du stator en énergie mécanique, qui entraîne la charge (par exemple, pompes, ventilateurs, convoyeurs).

Types et structure du rotor

Il existe deux principaux types de rotors utilisés dans les moteurs à induction, qui diffèrent par leur construction et leur application :

1. Rotor à cage d'écureuil

Il s'agit du type de rotor le plus courant, nommé pour sa ressemblance avec une cage d'écureuil. Sa structure comprend :

• Noyau du rotor: Semblable au noyau du stator, il est constitué de tôles d'acier au silicium laminées avec des fentes sur sa surface extérieure.

• Barres de rotor: Barres de cuivre ou d'aluminium insérées dans les fentes du noyau du rotor. Ces barres sont court-circuitées à leurs deux extrémités par deux anneaux épais en cuivre ou en aluminium (appelés anneaux d'extrémité), formant une boucle fermée.

Le rotor à cage d'écureuil est simple, robuste, peu coûteux-et nécessite un minimum d'entretien, ce qui le rend adapté à la plupart des applications industrielles et domestiques (par exemple, ventilateurs, pompes, compresseurs).

2.Rotor enroulé

Le rotor bobiné (également appelé rotor à bague collectrice) a une structure plus complexe, conçue pour les applications nécessitant une vitesse variable ou un couple de démarrage élevé (par exemple, grues, ascenseurs, concasseurs). Sa structure comprend :

• Noyau du rotor: Tôles d'acier laminées au silicium avec fentes pour maintenir les enroulements du rotor.

•Enroulements du rotor : Enroulements triphasés-similaires aux enroulements du stator, connectés en configuration étoile. Les trois extrémités des enroulements sont reliées à trois bagues collectrices montées sur l'arbre du rotor.

• Bagues collectrices et brosses: Les bagues collectrices sont en contact avec des balais de charbon fixes, qui permettent de connecter des résistances externes aux enroulements du rotor. Cela permet de contrôler le courant du rotor, ajustant ainsi la vitesse et le couple de démarrage du moteur.

Fonction du rotor

Lorsque le champ magnétique tournant du stator traverse les conducteurs du rotor, la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique induit une CEM dans le rotor. Étant donné que les conducteurs du rotor forment une boucle fermée (soit via des anneaux d'extrémité dans les rotors à cage d'écureuil, soit par des résistances externes dans les rotors enroulés), cette FEM induite génère un courant dans le rotor (appelé courant de rotor). Le courant du rotor interagit avec le champ magnétique tournant du stator, produisant une force mécanique (force de Lorentz) qui fait tourner le rotor dans le même sens que le champ magnétique tournant.

Une caractéristique clé des moteurs à induction est que la vitesse du rotor (N) est toujours inférieure à la vitesse synchrone (Ns) du champ magnétique du stator-cette différence est appeléeglisser(s), donné par la formule : s=(Ns - N)/Ns × 100 %. Le glissement est nécessaire pour que l'induction se produise (si la vitesse du rotor est égale à la vitesse synchrone, aucun mouvement relatif n'existe entre le champ magnétique et les conducteurs du rotor, donc aucune CEM n'est induite). Les valeurs de glissement typiques pour les moteurs à induction vont de 1 % à 5 % à pleine charge.