Nouvelle approche d'amélioration des caractéristiques de démarrage des moteurs à induction à encoches profondes.

Abstract

Les études ont démontré que les MAS sont fiables et presque idéal mais présentent un inconvénient majeur au démarrage. Ils développent un couple relativement faible par rapport au courant appelé, qui implique un temps de démarrage important, par conséquent ils induisent des échauffements néfastes au moteurs [Adn 04]. A travers ce travail, nous étions amenés à améliorer les performances de démarrages des MAS à cages, cela en tenant compte de l’effet de peau présent dans les barres rotoriques. Aussi de concevoir une nouvelle structure d’encoches rotoriques plus performante. Pour cela dans un premier temps, nous avons procédé aux calculs de la variation de l’impédance rotorique en faisant varier la fréquence rotorique, en tenant compte de l’effet pelliculaire qui se manifeste dans les barres rotoriques, celui-ci est interprété comme étant deux coefficients ? ? ?? ? ? reflétant l’augmentation de la résistance et la diminution de l’inductance de fuite rotorique respectivement. Pour ce faire, nous avons opté pour une analyse numérique, par la méthode des éléments finis, en exploitant le logiciel FEMM. Ce dernier nous a permis d’effectuer le calcul d’une série de moteurs de même puissance et dimension, (15kW,2p=4) : à encoches rotoriques profondes de forme rectangulaire, à encoches doubles cages et à encoches profondes avec pièces ferromagnétiques massives. Par la suite, nous avons effectué une modélisation dynamique d’un modèle conventionnel, sans effet de peau, pour un moteur à encoches rotoriques profondes, puis nous avons modélisé le même moteur en prenant en considération l’effet de peau, cela en portant des modifications au système d’équations du modèle de Park. Les résultats obtenus lors de la simulation des deux cas nous ont montrés que, les meilleures performances de démarrage (couple, vitesse et courant) sont atteintes lorsque nous prenons en compte l’effet de peau d’où le couple de démarrage de ce dernier est augmenté de plus de deux fois et le temps de démarrage est réduit de moitié par rapport à celui sans effet de peau. De ce fait, nous avons déduit que cette variation des paramètres n’est pas négligeable, ce qui fait qu’un modèle à paramètre variable s’impose pour accroitre la précision. De plus nous avons amélioré les caractéristiques de démarrage de MAS en remplaçant les barres rotoriques du moteur étudié précédemment, par un rotor à doubles cage, sans toucher aux sections ni aux hauteurs d’encoches. Nous avons aussi modifié ce dernier, en remplaçant l’isthme par une pièce ferromagnétique purement massive et cela nous a permis de conclure qu’il y a un moyen de promouvoir l’amélioration des caractéristiques d’un moteur à doubles cages en le remplaçant par celui d’un MAS à encoche profonde avec pièce, d’où le coupl e électromagnétique de cette dernière est augmenté d’environ 15 % et le temps de démarrage est réduit de quelque milliseconde par rapport au rotor à doubles cages. Aussi, nous avons démontré l’influence du matériau constituant les encoches rotoriques, les résult ats obtenus montrent que les meilleures performances de démarrage de MAS sont obtenues lorsqu’on utilise le Cuivre (Cu) à la place de l’Aluminium (Al) comme matériau des encoches rotoriques. Partant de ce constat, nous avons démontré que les résultats obtenus lors de l’insertion des pièces ferromagnétiques sont optimales par rapport aux moteurs à encoches doubles cages et/ou à encoches profondes rectangulaires, ce qui nous permet de prévoir les remplacer par ceux à encoches profondes avec insertion des pièces ferromagnétiques afin d’élargir leur domaine d’application. En guise de perspectives il est judicieux de faire un calcul thermique qui reste une étape très importante dans la construction des moteurs électriques. Nous espérons l’amélioration de l’étude faite par le logiciel FEMM en exploitant un autre dispositif de calcul à trois dimensions (3D).