Principes de réalisation des schémas de moteurs asynchrones.

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  • Réalisations de schémas de moteurs triphasés.

  • Réalisations de schémas de moteurs monophasés.

  • Réalisations de schémas de moteurs à pas polaire fractionnaire.

  • Réalisations de schémas de moteurs à pôles commutables.

  • Réalisations de schémas de moteurs à deux faisceaux par encoche.

  • Réalisations de schémas de moteurs bi- tensions.

  • Méthode de calcul du nombre de spires nécessaires pour un moteur.

  • Méthode de calcul de la section des fils des enroulements de moteur asynchrones.

  • Logiciel de calcul des caractéristiques des moteurs monophasés et triphasés classiques.( sous "EXCEL", pouvant aussi calculer les "Dhalander")

  • Logiciel de calcul des caractéristiques des moteurs à pôles fractionnaires.

 

1.   Principes de bases : 

    1.1    Un moteur présente deux parties essentielles : le rotor et le stator. 

 Sur le stator ( fixe) sont positionnés les enroulements alimentés en alternatif, monophasés ou triphasés.

Ces enroulements permettent la génération d’un champ magnétique tournant. Les fils sont placés dans des

encoches prévues à cet effet.

A un instant donné, le passage du courant dans les fils est tel qu’il induit un magnétisme caractérisé, par la présence de pôles « Nord » et « Sud » . Les pôles doivent être régulièrement espacés sur le stator.

 

 Le rotor (mobile) est constitué d’une « cage d’écureuil » en cuivre en court-circuit et noyé dans un circuit magnétique

feuilleté, pour les moteurs de puissance utile £ 10 chevaux. Il n’est pas pris en compte pour la réalisation d’un schéma.

      Pour une puissance utile plus importante, le moteur est surtout triphasé et le rotor est bobiné avec trois enroulements montés en « étoile ». Les extrémités des bobines sont raccordées à trois bagues conductrices. Les enroulements sont placés, eux aussi dans des encoches présentes sur le rotor ; la disposition des bobines est généralement la même que celles du stator.

   

    1.2   Représentation panoramique : 

Les encoches sont représentées « à plat » La première se trouve donc dissociée de la dernière.

Cette représentation donne une idée de la position des différentes bobines et de leurs connections.

Les différents enroulements seront disposés à l’intérieur de ces encoches.  

 

Différents termes sont utilisés et donc, sont à connaître.  

 

1 Brins actifs Conducteurs insérés dans une encoche
2 Faisceaux Ensemble des brins actifs dans une encoche.
3 Spire Deux brins actifs reliés d’une encoche à l’autre
4 Bobine (ou petite bobine, ou section) Ensemble de spires
5 Groupe de bobines Ensemble de bobines réalisées les une à la suite des autres sur un gabarie concentrique et reliées de fait en série.
6 Connection Liaison des groupe de bobines entre elles , en série ou parallèle.
7 Enroulement (ou phase) Ensemble de groupes de bobines.

Remarque : 

Lors de la recherche d’un schéma de bobinage de moteur asynchrone, il est d’usage de simplifier la représentation des bobines et groupes de bobines en ne représentant qu’un seul conducteur qui suit les encoches empruntées par l’ensemble des brins actifs. 

Ainsi il est plus facile d’imaginer le chemin parcouru par le courant à un moment donné.

    1.3    Représentation frontale  : 

Cette représentation donne une idée de la position des " chignons", c’est à dire de la position des  têtes des petites bobines  en dehors des encoches.

Généralement, un des cotés du cylindre du stator est porteur de ces chignons et de toutes les connections. Ce cotés se nomme « coté connections », l’autre « coté chignons ».

 

 

1.4 Principes de base, pour la réalisation.

-    Tous les enroulements pour une phase de même nature, sont équilibrés. Les enroulements sont constitués de groupe de bobines identiques, reliés entre eux par des connections séries ou parallèles. 

-   Les groupes de bobines peuvent être constitués d’une ou de plusieurs bobines ou (sections) et sont disposés dans les encoches du stator du moteur. 

-    Les faisceaux de chaque bobine sont dans une encoche et celle ci, à un moment donné est sous l’influence d’un pôle magnétique. Cela impose qu’à ce même moment, les faisceaux sont et doivent être traversés par un courant dont le sens dépend du pôle. Il convient donc de connaître le pas polaire du moteur.

 

1.5 Définition du Pas polaire : 

 

Le sens du courant dans les faisceaux est arbitrairement choisi.

 

 

1.6   Remarques spécifiques sur le pas polaire :   

-    Il arrive que sur une représentation développée, le pas polaire soit décalé pour que le passage des intensités dans les bobines soit possible. Cela imposera que le nombre des flèches pour les intensités sera au début, inférieur (généralement de la moitié) à ce qu’il devrait, puis il redevient normal pour les autres encoches et se reconstitue vers la fin

-    Il est possible que les intensités dans un enroulement correspondent au pas polaire, mais ne correspondent plus pour les autres enroulements. Dans ce cas, il convient de vérifier, si en décalant le pas polaire pour les autres enroulements, le courant peut passer. 

Si c’est le cas, le moteur peut fonctionner. ( Avec une surintensité » légère due au déphasage des encoches)

Un exemple type : le moteur à deux vitesses « DHALANDER ». 

Si non, le schéma est faux.   

-    Il est aussi possible que le pas polaire soit fractionnaire (au ½), dans ce cas les groupes de bobines seront différents, mais identiques par paire. La représentation des flèches se fera avec alternativement un nombre d’encoches = pas polaire ± ½ encoche. 

Un exemple type : Le moteur 18 encoches avec  4 pôles.

 

 

1.7  Les entrées des différentes phases se font :

 

1.8   Nombres d’encoches occupées :

Pour les moteurs triphasés :

Généralement il y aura 1/3 des encoches pour chacune des phases.

Un exemple : 36 encoches en tout.

Soit : 12 encoches par phases.

Si jamais  on tombe sur un stator antique avec un nombre d’encoches non divisibles par 3. Il faudra laisser libres un nombre d’encoches, tel que ce qui reste soit enfin divisibles par 3 !

Un exemple : 40 encoches en tout.

40= 36 – 4, l faut laisser 4 encoches, que l’on répartira au mieux et utiliser le 1/3 des 36 qui reste.

Soit : 12 encoches par phases.

  

Pour les moteurs monophasés :

Généralement il y aura 2/3 des encoches pour la phase, ou l’enroulement, de travail. 1/3 servira, pour la phase de démarrage.

Une exception pour les moteurs dont le rapport :

Nombre d’encoches divisé par le nombre de pôles n’est pas divisible par 3.

Il faudra utiliser 1/2 des encoches l’enroulement, de travail.

Le 1/2 restant, servira, pour la phase de démarrage.

 

 

2  Représentation d’une bobine ou d’un groupe : 

Pour  simplifier la lecture d’un schéma, le bobinage ne sera pas représenté en totalité, seules les entrées et sorties des groupes ainsi que les faisceaux et les chignons apparaîtront. 

L’ensemble devra indiquer le plus simplement possible par où passe le courant. 

Les brins actifs et  le contour des bobines seront sous-entendus.

-   Les groupes sont disposés  de telle manière que leurs faisceaux les constituants, sont alternativement disposés. Si l’on effectue une représentation développée, ceux-ci seront disposés faisceaux « montants »-faisceaux « descendants ». Ceci permet une meilleure tenue mécanique aux vibrations. (Il est possible de passer outre)

 

-        Toutes les encoches sont en principe, utilisées.

 

3.   Types de bobinages rencontrés : 

Il existe trois principaux types de bobinages, connus sous différents noms. 

Il en existe  davantage qui tiennent plus à l’exception qu’à des ensembles, ils ne seront pas étudiés ici. 

-        Type ondulé  (à plan) : 

Il y a un groupe de bobines pour deux pôles. 

Les liaisons entre groupes sont généralement en série. La sortie du 1er va vers l’entrée du 2ème et ainsi de suite. ( E – S – E – S – E - S……….)   

 

-        Type imbriqué. 

Il y a un groupe de bobines par pôle. 

Les liaisons entre groupes sont généralement en série. La sortie du 1er va vers la sortie du 2ème, l’entrée du2ème vers l’entrée du3ème et ainsi de suite. ( E – S – S – E – E – S - S….)   

 

-        Type « à pas diamétral » 

Toutes les bobines sont identiques, le faisceau « aller » de l’une, se place au début d’une zone polaire et le faisceau retour, au début de lazone polaire suivante.

Il y a un nombre de bobines au total égal à la moitié du nombre d’encoches total.

Les liaisons entre bobines sont généralement en série. La sortie de la 1ère va vers l’entrée de la 2ème et ainsi de suite. ( E – S – E – S – E - S……….)

 

Remarque : A l’impossible nul n’est tenu, il arrive, que malgré tous les efforts possibles, il ne soit pas possible de réaliser un bobinage. Cela se constate :  

-     Si les calculs du nombre  de groupes donnent un nombre impair ou fractionnaire. 

-       Si les calculs du nombre d’encoches par groupes donnent un nombre impair ou fractionnaire. 

-     Si le nombre de pôles est trop grand, et le nombre d’encoches au total trop petit. 

               -   Si le pas polaire ≤ 2

 

4.   Dispositions des groupes de bobines.

A.   Machines triphasées.

Dans le cas des machines triphasées, il existe deux manières essentielles pour disposer les groupes de bobines :  

C’est le cas le plus facile à concevoir !

Les faisceaux seront alternativement « montants et descendants » avec les faisceaux qui seront successivement phase 1 « montant», phase 2 « descendant », phase 3 « montant », phase 1 « descendant » ; etc.

Dans ce cas Il y aura côte à côte, un faisceau « montant » et un faisceau « descendant » d’une même phase !

Par la suite, les faisceaux seront alternativement « montants et descendants »

 

Il y aura deux variantes :

o       Une première, nommée « à pas raccourci » où les groupes de bobines d’une même phase seront jointifs et les faisceaux seront alternativement disposés comme ceux d’une entrée, puis ceux d’une sortie, d’un groupe de bobines. A savoir : E – S – E - S.

 Exemple :

 1-1-2-2-2-2-3-3-3-3-1-1-1-1-2-2-3-3-1-1

A savoir : E1 – S(n-1) - E2 - S1 – E3 – S2, etc.

  Exemple :

 1-1-2-2-2-2-3-3-3-3-1-1-1-1-2-2-3-3-1-1

Pour la phase 1 :

Avec les autres phases (aperçu) :

Un constat, pour les bobinages jointifs :

Le principe de réaliser le bobinage de manière jointive est surtout possible, sans difficultés,  lors du câblage de machines avec un bobinage de type imbriqué (avec un groupe de bobines par pôles) ou « à pas diamétral » (toutes les sections sont identiques)

Pourquoi ?

Pour les problèmes de déphasage dans les courants d’alimentation, lorsque l’on travaille avec un bobinage ondulé. Il est alors pratiquement impossible de faire correspondre les courants, à la notion de pas polaire.

Les sections occupent des surfaces plus importantes et de ce fait la frontière d’un pôle à un autre est alors vite franchie ! Il n’est pas rare de se trouver avec un seul bobinage en adéquation avec le pas polaire, les autres contrariant leurs flux. Il s’ensuit que le bobinage tournera, mais comme un moteur monophasé, sans enroulement de démarrage et avec une forte sur intensité.

Une solution consiste à imaginer d’abord, le bobinage en « pas court » et, si cela n’est pas possible, de faire un bobinage « à pas allongé ».

Un autre constat : si les pas polaire ne correspondent pas à ce qu’il faudrait, le schéma moteur sera réalisable avec un nombre de pôles moitié de celui prévu au départ !

Le problème est de penser à vérifier à chaque fois, l’adaptation des faisceaux aux courants imposés par le pas polaire !

 

B.   Machines monophasées.

Les  moteurs monophasés seront réalisés avec exclusivement, de bobinages de types jointifs. !

C’est la seule manière d’obtenir des groupes de bobines avec des faisceaux « montants » immédiatement voisins  de faisceaux « descendants »

 

C.   Remarques particulières.

Au point de vue matériaux, les bobinages jointifs à « pas allongé » utilisent plus de conducteur que les autres dispositions. Par conséquent, il faut surtout les utiliser lorsqu’il est impossible de disposer de gabarit de petite dimension ou lorsque le coût ne pose pas problème.

Au point de vue électrique, les bobinages jointifs présentent moins de problèmes de déphasages, liés aux dispositions des bobines et aux disparités entre sections, d’un même groupe de bobines. Ce qui entraînera, moins de pertes.

Les bobinages jointifs se rencontrent surtout, avec des bobinages de type « à pas diamétral », même s’il est possible d’utiliser le principe avec les bobinages de type «ondulé» ou «imbriqué».

Au point de vue de la stabilité aux vibrations, structures jointives, se comporte de manière idéale, car toutes les bobines se bloquent entre elles et atténuent fortement les vibrations.

 

5.   Exemples de réalisation de schémas  à bobinages non jointifs.

Il est possible d’utiliser des logiciels pour calculer les caractéristiques des schémas-moteurs. Il suffit par la suite, de transférer les données sous forme schématique.

Ce qui va suivre, indique la méthode générale de réalisation, dans l’ordre.  

5.1    Moteur triphasé :

Données initiales : connaître le nombre d’encoches et de pôles.

a)   Choix du type de bobinage :

-   Ondulé : Le plus facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents. 

-    Imbriqué : Un peu moins facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-S-E-E-S-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents. 

-    A pas diamétral : Le plus long à réaliser, car il faut réaliser toutes les bobines une par une puis à les connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent les meilleures caractéristiques électriques du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres identiques. Il est possible d’assembler les bobines phase par phase ou plusieurs bobines par phase. 

b) Calcul du pas polaire : pas polaire = nombre d’encoches / nombre de pôles. 

c)  Calcul du nombre de groupes de bobines nécessaires :

-   En ondulé, nombre de groupes = nombre de pôles / 2

-   En imbriqué, nombre de groupes = nombre de pôles

-   A pas diamétral,

      nombre de groupes par phase = nombre de pôles / 2  

d)  Calcul du nombre d’encoches par phase :

= nombre d’encoches / 3 

e)  Calcul du nombre d’encoches par groupe :

               = nbre d’encoches /3/ nbre de groupes. 

f)  Calcul des faisceaux : les faisceaux seront disposés phase par phase, par groupe, exception pour le pas diamétral, où il est possible de faire différemment. 

Le nombre de faisceaux :

= nbre d’encoches par groupe de bobines / 2. 

g)  Tracé des encoches et des intensités en fonction du pas polaire. 

h)  Positionnement des faisceaux sur les encoches. 

i)   Tracé des chignons en respectant la notion des faisceaux « montant » et faisceaux « descendant » 

j)   Réalisation du câblage des groupes de bobines en respectant le sens des intensités et en disposant les entrées des phases à 120° ou au tiers des encoches.

 

Exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :   

Par enroulement ondulé. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Par enroulement imbriqué. 

                    Remarque : le pas polaire devra être décalé.

 

 

Remarque : Si l’on se réfère aux intensités, le courant passe régulièrement pour la phase « bleue » et « noire », mais pas pour la « rouge ». Par contre, nous obtenons un constat différent si l’on décale le pas polaire.(« rouge » et « noire » et pas la « bleue »)

Le Moteur pourra donc fonctionner, mais une légère sur intensité sera constatée.

 

Par enroulement à pas diamétral. 

 

 

 

 

 

 

    5.2    Moteur monophasé :

Données initiales : connaître le nombre d’encoches et de pôles.

a)     Choix du type de bobinage :

-    Ondulé : Le plus facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents. 

-    Imbriqué : Un peu moins facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-S-E-E-S-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents. 

-    A pas diamétral : Le plus long à réaliser, car il faut réaliser toutes les bobines une par une puis à les connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent les meilleures caractéristiques électriques du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres identiques. Il est possible d’assembler les bobines phase par phase ou plusieurs bobines par phase. 

b)  Calcul du pas polaire : pas polaire = nombre d’encoches / nombre de pôles. 

c)   Calcul du nombre de groupes de bobines nécessaires :

  • En ondulé, nombre de groupes = nombre de pôles / 2

  • En imbriqué, nombre de groupes = nombre de pôles.

  • A pas diamétral :

nombre de groupes par phase pour l’enroulement travail = nombre de pôles / 2

nombre de groupe pour l’enroulement de démarrage = nombre de pôles /2    

 

d)  Calcul du nombre d’encoches par phase dite de « travail » :            

= nombre d’encoches X 2 / 3 

e)  Calcul du nombre d’encoches par phase dite de « démarrage » :

= nombre d’encoches / 3 

f)  Calcul du nombre d’encoches par groupe = nbre d’encoches / nbre de groupes. Pour chacun des enroulements : travail et démarrage. 

g)  Calcul des faisceaux : les faisceaux seront disposés phase jointive, c’est à dire que si l’on commence par la phase « travail », il y aura :

1/2 groupe « travail » -1/2 groupe « démarrage »- 1/2 groupe « démarrage »- 1/2 groupe travail -1/2 groupe « travail » ,etc.

Le nombre de faisceaux = nbre d’encoches par groupe de bobines /2. 

h)  Tracé des encoches et des intensités en fonction du pas polaire. 

i)  Positionnement des faisceaux sur les encoches, pour un enroulement puis l’autre. 

j)   Tracé des chignons en respectant la notion des faisceaux « montant » et faisceaux « descendant » 

k)  Réalisation du câblage des groupes de bobines en respectant le sens des intensités et en disposant les entrées de la phase de démarrage à 90° ou au quart des encoches.

 

Exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :  

Par enroulement ondulé. 

 

 

 

 

 

Par enroulement imbriqué. 

  • Pas polaire = 24 / 4 = 6 encoches sous un pôle.

  • Nombre de groupe = 4 = 4 groupes

  • Nombre d’encoches pour la  phase de travail= 24.2 / 3 = 16

  • Nombre d’encoches par groupe pour la phase de travail = 16 / 4 = 4

  • Nombre d’encoches pour la  phase de démarrage = 24/ 3 = 8

  • Nombre d’encoches par groupe pour la phase de démarrage = 8 / 4 = 2

  • Calcul des faisceaux « travail » = 4 / 2 = 4

  • Calcul des faisceaux « démarrage » =  2 / 2 = 2

  • Disposition des encoches, des intensités et  des faisceaux.

 

              Remarque : le pas polaire devra être décalé. 

 

 

En enroulement à pas diamétral. 

  • Tracé des chignons .

  • Tracé de connections et positionnement des entrées.

 

5.3  L’exception pour les moteurs monophasés.

 Lorsque le rapport Nombres d’encoches / Nombres de Pôles n’est pas divisible par 3

Exemple : un stator de 24 encoches, avec 6 pôles

24/6 = 4

4 n’est pas divisible par 3

 

Cela se produit lorsqu’on est obligé de se servir :

D’un stator de moteur, avec un nombre d’encoches particulièrement faible ou bien que le nombre de pôles est particulièrement grand.

D’un stator de moteur, avec un nombre d’encoches particulièrement faible et / ou d’une vitesse faible.

D’un moteur de faible puissance et de petit volume .

 

Le schéma de câblage sera impossible avec la rège des 2/3 pour l’enroulement de travail et 1/3  pour le démarrage.

C’est un problème algébrique de proportion !  

La seule solution pour y arriver est de faire une autre distribution d’encoches.

 

Il faudra utiliser à part égale, le même nombre d’encoches pour l’enroulement de travail et pour l’enroulement de démarrage. Soit moitié-moitié.

Le nombre de spires sera identique pour les deux enroulements !

L’enroulement dit de démarrage sera alimenté en permanence, via son condensateur.

Le schéma côté connexion ne sera pas régulier. Il faudra particulièrement respecter les règles du pas polaire et des courants induits.

L’entrée des enroulements sera décalée à 90 °, comme  celle de tous les moteurs monophasés.

Exemple : un stator de 24 encoches, avec 6 pôles

24/6 = 4

4 n’est pas divisible par 3

La règle de moitié-moitié doit être appliquée.

A noter que si l’entrée de l’enroulement de démarrage est à peu prés, à un quart des encoches. (90° magnétique) le nombre de bobines n’est pas égale à 1/3 –2/3 comme sur les autres moteurs monophasés.

Les bobines sont identiques. Et le nombre de spires identiques dans les deux enroulements.

Les liaisons ne sont pas régulières. Peut-être est-il possible de faire mieux ?

 

6.  Exemples de réalisation de schémas à bobinages jointifs.

Il est possible de raisonner en pas « long » ou « cours »

Ce qui va suivre indique la méthode générale de réalisation, dans l’ordre.

La méthode ne s’applique que pour les moteurs triphasés.

 

6.1    Moteur triphasé bobiné en pas court :

Données initiales : connaître le nombre d’encoches et de pôles.

a)      Choix du type de bobinage :

-    Ondulé : Le plus facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents.

-    Imbriqué : Un peu moins facile à réaliser, les groupes sont fabriqués directement grâce à des gabaries. Il n’y a plus qu’à connecter suivant le mode « E-S-S-E-E-S-S… » Ils présentent une légère surintensité du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres différents.

-    A pas diamétral : Le plus long à réaliser, car il faut réaliser toutes les bobines une par une puis à les connecter suivant le mode « E-S-E-S… » Ils présentent les meilleures caractéristiques électriques du fait que les groupes sont constitués de bobines de diamètres identiques. Il est possible d’assembler les bobines phase par phase ou plusieurs bobines par phase.

 

b)  Calcul du pas polaire : pas polaire = nombre d’encoches / nombre de pôles.

c)   Calcul du nombre de groupes de bobines nécessaires :

d)  Calcul du nombre d’encoches par phase = nombre d’encoches / 3

 e)  Calcul du nombre d’encoches par groupe = nbre d’encoches /3/ nbre de  groupes.

 f)  Calcul des faisceaux : Pour une phase, les faisceaux seront disposés jointivement, au plus court, c’est à dire « sortie d’un groupe », suivi de « l’entrée » du suivant. (de la même phase ! )

g)  Le nombre de faisceaux = nbre d’encoches par groupe de bobines / 2. 

h)  Tracé des encoches et des intensités en fonction du pas polaire.

Vérification de la faisabilité.

i)   Positionnement des faisceaux sur les encoches.

j)   Tracé des chignons en respectant la notion des faisceaux « montant » et faisceaux « descendant »

 k) Réalisation du câblage des groupes de bobines en respectant le sens des intensités et en disposant les entrées des phases à 120° ou, au tiers des encoches.

 

Exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :

Par enroulement ondulé en mode jointif et à pas raccourci, ou court.

  • Pas polaire = 24/4 = 6 encoches sous un pôle.

  • Nombre de groupe = 4 / 2 = 2 groupes

  • Nombre d’encoches par phase = 24 / 3 = 8

  • Nombre d’encoches par groupe et par phase = 8 / 2 = 4

  • Calcul des faisceaux = 4 / 2 = 2

  • Disposition des encoches, des intensités et  des faisceaux.

  • Tracé des chignons :

Jusqu’ici cela va encore, quoique, les sens de passage du courant sont à priori incompatibles !

  • Tracé de connections et positionnement des entrées.

Remarque : le moteur ne pourra pas fonctionner correctement, car il y a deux bobinages qui ne sont pas en accord avec les sens de courant imposé par le pas polaire.

 Même en décalant le pas polaire d’un demi ou plus, on retombe dans le même travers !

 

Conclusion :

Ce moteur n’est pas possible en « ondulé »
 

 

Un autre exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :

Par enroulement ondulé en mode jointif et avec un pas allongé.

  • Pas polaire = 24/4 = 6 encoches sous un pôle.

  • Nombre de groupe = 4 / 2 = 2 groupes

  • Nombre d’encoches par phase = 24 / 3 = 8

  • Nombre d’encoches par groupe et par phase = 8 / 2 = 4

  • Calcul des faisceaux = 4 / 2 = 2

  • Disposition des encoches, des intensités et  des faisceaux.

  • Tracé des chignons :

Une fois, encore les sens de passage du courant sont incompatibles ! 

Il y a 2 incompatibilités. (Même  en décalant le pas polaire) 

L’essai de réalisation en pas « court » a amené à la même situation.

Par contre si l’on conserve cette disposition, on obtient un bobinage imbriqué, avec un groupe de bobines par pôles, avec seulement deux pôles !

Moteur 2 pôles, de type imbriqué, jointif et avec le « pas allongé »
 

Exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :

Par enroulement imbriqué en mode jointif et à pas raccourci ou court.

  • Pas polaire = 24/4 = 6 encoches sous un pôle.

  • Nombre de groupe =  4 groupes

  • Nombre d’encoches par phase = 24 / 3 = 8

  • Nombre d’encoches par groupe et par phase = 8 / 4 = 2

  • Calcul des faisceaux = 2 / 2 = 1

  • Disposition des encoches, des intensités et  des faisceaux

Remarque : le pas polaire devra être décalé.

Remarque : le pas polaire devra être décalé.

  •  Tracé des chignons :

 

Le montage par enroulement imbriqué ressemble ici aussi, à un câblage par pas diamétral.

 

Un dernier exemple : avec un moteur de 24 encoches et 4 pôles :

Par enroulement à pas diamétral, en mode jointif et à pas raccourci ou court.  

 

 

 

 

 

Une fois, encore les sens de passage du courant sont incompatibles, pour ce nombre de pôles !

Il y a 2 incompatibilités. (Même  en décalant le pas polaire)

De toute façon, ce type de montage est défavorablement perçu, car les sections ne sont que partiellement enchevêtrées et la tenue aux vibrations est, de ce fait, moins bonne.

L’essai de réalisation en pas « allongé » amène à la même situation.

 Par contre si l’on conserve cette disposition, on obtient un « pseudo » imbriqué à  un groupe de bobines par pôles, avec seulement deux pôles !

 

7.   Schéma de moteurs triphasés à pas polaire fractionnaire. 

Ce type de schémas se rencontre : 

Quand on désire utiliser un stator à faible nombre d’encoches pour un nombre de pôles élevé. 

Quand le pas polaire est fractionnaire à 0,5. (3,5 ; 4,5 etc.) 

Quand le calcul du nombre de groupes par phase est impair mais entier.   

Remarque essentielle : 

Il faut que le stator ait un nombre d’encoches divisibles par trois.   

 

7.1    Règles de réalisation. 

a)  Les calculs préliminaires sont analogues à ceux des moteurs triphasés classiques en ondulé. 

b)  Quand on arrive au constat du nombre d’encoches par groupe et par phase, impair ( n ), on réalise une paire de groupes. 

c)  La répartition des encoches s’effectuera ainsi : 

  • Le premier groupe aura un nombre d’encoches = n + 1

  • Le deuxième aura un nombre d’encoches = n – 1 

d)  Les groupes seront constitués de bobines concentriques.

e)  La surface de toutes les bobines extérieures des groupes sera la même. 

 

 

f)  La position de groupes par même nombre de bobines et par phase différente, sera jointif.

 

g)     Le tracé des intensités avec le pas polaire sera idéalisé par les arrondis supérieurs, suivi des arrondis inférieurs ( Exemple : pas polaire = 3,5 ; donc 3 flèches dans un sens puis 4 flèches dans l’autre.)

 

Exemple : Moteur 18 encoches, 4 pôles. 

  • Pas polaire = 18/4 = 4.5 encoches sous un pôle.

  • Nombre de groupe = 4 / 2 = 2 groupes ( calcul en ondulé )

  • Nombre d’encoches par phase = 18 / 3 = 6

  • Nombre Calcul des d’encoches par groupe et par phase = 6 / 2 = 3

  • Calcul des encoches du « petit » groupe = 3 - 1 = 2

  • Calcul des encoches du « gros» groupe = 3 + 1 = 4

  • Calcul des faisceaux = 3 / 2 = 2

  • Disposition des encoches, des intensités et  des faisceaux avec pas polaire idéalisé.

 

 

  • Tracé des chignons :

Remarque : Si l’on se réfère aux intensités  le courant passe régulièrement pour la phase « bleue » et « rouge », mais pas pour la « noire ». Par contre, nous obtenons un constat différent si l’on décale le pas polaire.(« rouge » et « noire » et pas la « bleue ») 

Le Moteur pourra donc fonctionner, mais une légère sur intensité sera constatée. 

 

  • Tracé de connections et positionnement des entrées.

 

8.   Schéma de moteurs triphasés à deux vitesses avec un seul enroulement commutable par phase.

( Moteurs « Dalhander et Lindström » ).

 

-        Ce type de moteur peut tourner à deux vitesses.

-   Les vitesses permises vont du simple au double.

-    Le principe essentiel de réalisation du schéma est que l’on doit pouvoir accéder à un point milieu sur chacun des enroulements.

-  Le choix de la vitesse s’effectue par câblage particulier des enroulements.

-   Il est possible d’avoir un schéma pour la petite vitesse (PV) en « étoile » ou en « triangle »

-   Compte tenu des câblages de base en PV, il y aura deux combinaisons de tensions ce qui amènera deux principes d’utilisation de ce type de moteur, en PV et GV. Ces deux principes seront nommés :

· « A couple constant » (La puissance doublera en GV)

· « A puissance constante » (La puissance est prise comme une notion d’efficacité et non comme grandeur physique propre, car celle-ci va quadrupler. Le couple sera presque deux fois plus fort, en GV)

 

1) Pour la petite vitesse en étoile.

Comme le couple dépend exclusivement de la tension par enroulement.

Il y aura :

·         En PV, U phase / 1,732 / 2, par demi-bobine. Soit, 115V, s’il y a 400V entre phase.

·         En GV, U phase / 1,732, par demi bobine. Soit, 230V, s’il y a 400V entre phase.

·         La tension passe du simple au double, donc le couple aussi, on appelle le montage « à puissance constante »

 

 

Le choix de la vitesse s’effectue par câblage particulier des enroulements.

2) Pour la petite vitesse en triangle. Montage à « couple constant »

Comme le couple dépend exclusivement de la tension par enroulement.

Il y aura :

·    En PV, U phase / 2, par demi-bobine. Soit, 200V, s’il y a 400V entre phase.

·    En GV, U phase / 1,732, par demi bobine. Soit, 230V, s’il y a 400V entre phase.

·         Comme la différence n’est que de 15 %, on appelle le montage « à couple constant ». La puissance consommée va doubler en GV.

 

 

 

    8.1   Principe de réalisation : 

1) Commencer par étudier le schéma  en « Grande vitesse ». 

2) Réaliser un bobinage « imbriqué » ou « à pas diamétral » , connectés en imbriqué. 

3) Terminer par le contrôle du schéma en « Petite vitesse »

 

Procédure : 

a)     Calcul du pas polaire en « GV » :

pas polaire = nombre d’encoches / nombre de pôles. 

b)  Calcul du nombre de groupes de bobines nécessaires :

En imbriqué, nombre de groupes = nombre de pôles. 

A pas diamétral, nombre de groupes / phase = nombre  d’encoches/ 6 

c)   Calcul du nombre d’encoches par phase(1/ 3 en triphasé, 2/3–1/3 en mono) 

d)   Calcul du nombre d’encoches par groupe et par phase.

= nbre d’encoches / nbre de groupes/ phase.  

e)  Calcul des faisceaux : les faisceaux seront disposés phase par phase, par groupe, exception pour le pas diamétral, où il est possible de faire différemment. 

Le nombre de faisceaux = nbre d’encoches par groupe de bobines /2. 

f)   Tracé des encoches et des intensités en fonction du pas polaire. 

g)   Positionnement des faisceaux sur les encoches. 

h)  Tracé des chignons en respectant la notion des faisceaux « montant » et faisceaux « descendant ». 

i)   Réalisation du câblage des groupes de bobines en respectant le sens des intensités et en disposant les entrées des phases à 120° ou au tiers des encoches en triphasé et à 90° en monophasé. 

j)    Tirer tous les points milieux.

k)   Calculer le pas polaire en « petite vitesse » = Pas en « grande vitesse » / 2 

l)   Tracer les courants en « petite vitesse ». 

m) Vérifier  la continuité de la circulation des intensités.

 

Exemple : moteur 2 / 4 pôles, 24 encoches, triphasé. 

  • En « GV ». nombre de pôles = 2

  • Pas polaire = 24 / 2 = 12 encoches par phase.

  • Nombre d’encoches par phase : 24 / 3 =  4 encoches pour une phase

  • Enroulement choisi : à pas diamétral .

  • Nombre de bobines par phase :  8 /  2 = 4

  • Calcul et disposition des faisceaux : par obligation, les faisceaux seront disposés par paire, phase par phase. 4 / 2 = 2

  • Positionnement des chignons.

  • Réalisation du câblage en « GV ».

 

  • Calcul du pas polaire en « petite vitesse » : 24 / 4 = 6 encoches par pôles.

  • Tracé du pas polaire « en petite vitesse » et vérification.

Remarque pour  la « Grande vitesse » :  Si l’on se réfère aux intensités, le courant passe régulièrement pour la phase « bleue » et « noire », mais pas pour la « rouge ». Par contre, nous obtenons un constat différent si l’on décale le pas polaire. (« rouge » et « noire » et pas la « bleue »)

Le Moteur pourra donc fonctionner, mais une légère sur intensité sera constatée.

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