Moteur à phase divisée
Un moteur à induction monophasé à phase divisée utilise un rotor à cage d’écureuil identique à celui d’un moteur triphasé. Pour produire un champ magnétique tournant, le courant monophasé est divisé par deux enroulements, l’enroulement de marche principal et un enroulement de démarrage auxiliaire, qui est déplacé dans le stator à 90 degrés électriques de l’enroulement de marche. L’enroulement de démarrage est connecté en série avec un interrupteur, à commande centrifuge ou électrique, pour le déconnecter lorsque la vitesse de démarrage atteint environ 75 % de la vitesse de pleine charge.
Le déplacement de phase est réalisé par la différence de réactance inductive des enroulements de démarrage et de marche ainsi que par le déplacement physique des enroulements dans le stator. L’enroulement de démarrage est enroulé sur le haut des encoches du stator avec moins de tours de fil de plus petit diamètre. L’enroulement de marche a de nombreuses spires de fil de grand diamètre enroulées dans le bas des fentes du stator qui lui donnent une réactance inductive plus élevée que l’enroulement de départ.
La façon dont les deux enroulements d’un moteur à phase séparée produisent un champ magnétique tournant est illustrée à la figure 44 et peut être résumée comme suit .
- Lorsqu’une tension de ligne alternative est appliquée, le courant dans l’enroulement de démarrage devance le courant dans l’enroulement de marche d’environ 45 degrés électriques.
- Puisque le magnétisme produit par ces courants suit la même forme d’onde, les deux ondes sinusoïdales peuvent être considérées comme les formes d’onde de l’électromagnétisme produit par les deux enroulements.
- Alors que les alternances de courant (et de magnétisme) se poursuivent, la position des pôles nord et sud change dans ce qui semble être une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre.
- Au même moment, le champ tournant coupe les conducteurs en cage d’écureuil du rotor et y induit un courant.
- Ce courant crée des pôles magnétiques dans le rotor, qui interagissent avec les pôles du champ magnétique tournant du stator pour produire le couple du moteur.
Une fois le moteur en marche, l’enroulement de démarrage doit être retiré du circuit. Comme l’enroulement de démarrage est d’un calibre plus petit, un courant continu à travers lui provoquerait le grillage de l’enroulement. Un interrupteur mécanique centrifuge ou électronique à semi-conducteurs peut être utilisé pour déconnecter automatiquement l’enroulement de démarrage du circuit. Le fonctionnement d’un interrupteur de type centrifuge est illustré. Il se compose d’un mécanisme centrifuge, qui tourne sur l’arbre du moteur et interagit avec un interrupteur fixe stationnaire dont les contacts sont connectés en série avec l’enroulement de démarrage.
Lorsque le moteur approche de sa vitesse de fonctionnement normale, la force centrifuge l’emporte sur la force du ressort, ce qui permet aux contacts de s’ouvrir et de déconnecter l’enroulement de démarrage de la source d’alimentation ; le moteur continue alors de fonctionner uniquement sur son enroulement de marche. Les moteurs utilisant un tel interrupteur centrifuge émettent un bruit de cliquetis distinct au démarrage et à l’arrêt lorsque l’interrupteur centrifuge s’ouvre et se ferme.
L’interrupteur centrifuge peut être une source de problèmes s’il ne fonctionne pas correctement. Si l’interrupteur ne se ferme pas lorsque le moteur s’arrête, le circuit de l’enroulement de démarrage sera ouvert. Par conséquent, lorsque le circuit du moteur est remis sous tension, le moteur ne tourne pas mais produit simplement un faible bourdonnement. Normalement, l’enroulement de démarrage est conçu pour fonctionner à la tension du secteur pendant un court intervalle seulement pendant le démarrage. Si l’interrupteur centrifuge ne s’ouvre pas dans les quelques secondes qui suivent le démarrage, l’enroulement de démarrage peut se carboniser ou brûler.
Le moteur à induction à phases séparées est le type le plus simple et le plus courant de moteur monophasé. Sa conception simple le rend généralement moins cher que les autres types de moteurs monophasés. Les moteurs à phases séparées sont considérés comme ayant un couple de démarrage faible ou modéré. Les tailles typiques vont jusqu’à environ ½ cheval-vapeur. L’inversion des fils des enroulements de démarrage ou de marche, mais pas des deux, change le sens de rotation d’un moteur à phase auxiliaire. Les applications populaires des moteurs à phase auxiliaire comprennent les ventilateurs, les soufflantes, les machines de bureau et les outils tels que les petites scies ou les perceuses à colonne où la charge est appliquée après que le moteur a obtenu sa vitesse de fonctionnement.
Les moteurs à phase auxiliaire à double tension ont des fils qui permettent une connexion externe pour différentes tensions de ligne. La figure 46 montre un moteur monophasé conforme à la norme NEMA avec des enroulements de marche à double tension. Lorsque le moteur fonctionne à basse tension, les deux enroulements de marche et l’enroulement de démarrage sont tous connectés en parallèle. Pour un fonctionnement à haute tension, les deux enroulements de marche sont connectés en série et l’enroulement de démarrage est connecté en parallèle avec l’un des enroulements de marche.