L'histoire des moteurs électriques remonte à 1820, lorsque Hans Christian Oster découvrit l'effet magnétique du courant électrique, et un an plus tard, Michael Faraday découvrit la rotation électromagnétique et construisit le premier moteur à courant continu primitif.Faraday a découvert l'induction électromagnétique en 1831, mais ce n'est qu'en 1883 que Tesla a inventé le moteur à induction (asynchrone).Aujourd’hui, les principaux types de machines électriques restent les mêmes : courant continu, induction (asynchrone) et synchrone, tous basés sur les théories développées et découvertes par Alstead, Faraday et Tesla il y a plus de cent ans.
Depuis l’invention du moteur à induction, il est devenu aujourd’hui le moteur le plus utilisé en raison de ses avantages par rapport aux autres moteurs.Le principal avantage est que les moteurs à induction ne nécessitent pas de connexion électrique entre les parties fixes et rotatives du moteur, ils ne nécessitent donc aucun collecteur mécanique (balais) et ce sont des moteurs sans entretien.Les moteurs à induction présentent également les caractéristiques d’un poids léger, d’une faible inertie, d’un rendement élevé et d’une forte capacité de surcharge.En conséquence, ils sont moins chers, plus solides et ne tombent pas en panne à grande vitesse.De plus, le moteur peut fonctionner dans une atmosphère explosive sans produire d'étincelles.
Compte tenu de tous les avantages ci-dessus, les moteurs à induction sont considérés comme de parfaits convertisseurs d'énergie électromécaniques. Cependant, l'énergie mécanique est souvent requise à des vitesses variables, où les systèmes de contrôle de vitesse ne sont pas une question anodine.Le seul moyen efficace de générer un changement de vitesse continu est de fournir une tension triphasée à fréquence et amplitude variables pour le moteur asynchrone.La vitesse du rotor dépend de la vitesse du champ magnétique tournant fourni par le stator, une conversion de fréquence est donc nécessaire.Une tension variable est requise, l'impédance du moteur est réduite aux basses fréquences et le courant doit être limité en réduisant la tension d'alimentation.
Avant l'avènement de l'électronique de puissance, le contrôle de limitation de vitesse des moteurs à induction était obtenu en commutant les trois enroulements du stator d'une connexion en triangle à une connexion en étoile, ce qui réduisait la tension aux bornes des enroulements du moteur.Les moteurs à induction comportent également plus de trois enroulements statoriques pour permettre de faire varier le nombre de paires de pôles.Cependant, un moteur à plusieurs enroulements est plus cher car il nécessite plus de trois ports de connexion et seules des vitesses discrètes spécifiques sont disponibles.Une autre méthode alternative de contrôle de la vitesse peut être obtenue avec un moteur à induction à rotor bobiné, dans lequel les extrémités de l'enroulement du rotor sont amenées sur des bagues collectrices.Cependant, cette approche supprime apparemment la plupart des avantages des moteurs à induction, tout en introduisant également des pertes supplémentaires, qui peuvent entraîner de mauvaises performances en plaçant des résistances ou des réactances en série entre les enroulements du stator d'un moteur à induction.
À l'époque, les méthodes ci-dessus étaient les seules disponibles pour contrôler la vitesse des moteurs à induction, et les moteurs à courant continu existaient déjà avec des variateurs de vitesse infiniment variables qui permettaient non seulement de fonctionner dans quatre quadrants, mais couvraient également une large plage de puissance.Ils sont très efficaces et ont un contrôle approprié et même une bonne réponse dynamique, cependant, leur principal inconvénient est l'exigence obligatoire de balais.
en conclusion
Au cours des 20 dernières années, la technologie des semi-conducteurs a réalisé d’énormes progrès, créant les conditions nécessaires au développement de systèmes d’entraînement de moteurs à induction adaptés.Ces conditions se répartissent en deux catégories principales :
(1) Réduction des coûts et amélioration des performances des dispositifs de commutation électroniques de puissance.
(2) Possibilité d'implémenter des algorithmes complexes dans de nouveaux microprocesseurs.
Cependant, il est nécessaire de développer des méthodes adaptées pour contrôler la vitesse des moteurs à induction dont la complexité, contrairement à leur simplicité mécanique, est particulièrement importante au regard de leur structure mathématique (multivariée et non linéaire).
Heure de publication : 05 août 2022