Les moteurs électriques peuvent être classés en fonction de leur nombre de phases d’alimentation. Ils peuvent être classés comme monophasés, biphasés et triphasés.
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Les moteurs biphasés ne sont plus utilisés. Un moteur monophasé a deux types de câblage; sous tension et neutre. Ces moteurs fonctionnent sur une alimentation monophasée et ont une seule tension alternative. Comme ils ne génèrent qu’un champ magnétique alternatif et non un champ magnétique rotatif, ils nécessitent un condensateur pour démarrer. Les moteurs monophasés sont généralement utilisés pour les applications de petite puissance.
Les moteurs triphasés, en revanche, nécessitent une alimentation triphasée pour fonctionner. Ces moteurs sont entraînés par trois courants alternatifs distincts de fréquence égale qui culminent à des moments alternés. Un moteur triphasé a trois fils sous tension et parfois un neutre.
Fig 1: Parties d’un moteur triphasé | image: boîte à outils électrique
Les moteurs triphasés ont généralement plus de 150% de puissance en plus que leurs homologues monophasés. Ils s’auto-démarrent car ils génèrent un champ magnétique rotatif. Ces moteurs ne génèrent pas de vibrations et sont moins bruyants que les moteurs monophasés. Malheureusement, la plupart des structures sont câblées sur une alimentation monophasée.
Bien que plus d’une phase alimente souvent un bâtiment, une seule phase peut être utilisée à la fois. Cela crée des problèmes lorsqu’une application nécessite un moteur triphasé ou lorsqu’un seul moteur triphasé est disponible. Heureusement, il existe des moyens de « peaufiner » un moteur triphasé pour fonctionner sur une alimentation monophasée.
Variateur de fréquence
Le moyen le plus simple consiste à utiliser un variateur de fréquence (VFD). Un VFD est un appareil électrique qui contrôle les moteurs qui fonctionnent à des vitesses réglables. Il se compose d’un redresseur, d’un condensateur de liaison CC et d’un onduleur. Un VFD effectue une conversion de puissance du moteur triphasé en puissance monophasée en redressant chaque paire de phases en courant continu, puis en inversant le courant continu en puissance de sortie triphasée. Cela élimine non seulement le courant de pointe lors du démarrage du moteur, mais permet également au moteur de passer de la vitesse nulle à la vitesse maximale en douceur.
Fig 2: Entraînement à fréquence variable | image: indiamart
Les VFD sont disponibles dans différentes capacités nominales pour différents moteurs. Il vous suffit de connecter l’alimentation à l’entrée du VFD et de connecter le moteur triphasé à sa sortie.
Convertisseur de phase rotatif
Une autre méthode de fonctionnement d’un moteur triphasé sur une alimentation monophasée consiste à utiliser un convertisseur de phase rotatif (RPC). Un convertisseur de phase rotatif est une machine électrique qui fait passer la puissance d’un système polyphasé à un autre.
Fig 4: Connexion du circuit de conversion du convertisseur de phase rotatif | image: plantengineering
Ces convertisseurs génèrent des signaux triphasés propres à partir d’une alimentation monophasée par mouvement rotatif. Les RPC sont beaucoup plus chers que les VFD et il est donc rarement pratique de les utiliser pour la conversion de phase du moteur.
Fig 5: Convertisseur de phase rotatif / image: scosarg.com
Rembobinage du moteur
La dernière façon de faire fonctionner un moteur triphasé sur une puissance monophasée consiste à rembobiner le moteur. Cette méthode est également connue sous le nom de phase unique. Il s’agit de rembobiner le moteur électrique à l’aide de condensateurs. L’alimentation triphasée entre par trois ondes sinusoïdales symétriques. Ces ondes sont déphasées les unes des autres de 120 degrés électriques.
Pour convertir un moteur triphasé, deux de ses phases sont connectées à l’alimentation monophasée. Une jambe fantôme est créée pour la troisième phase à l’aide de condensateurs. Les condensateurs forcent un décalage de 90 degrés électriques entre les enroulements auxiliaire et principal. Pour que le courant soit équilibré, les condensateurs utilisés doivent être de la bonne capacité pour la charge. La figure ci-dessous montre le schéma de circuit pour la conversion de triphasé à biphasé en utilisant la méthode de phasage unique.