vitesse synchrone

Dans un moteur à induction CA, la vitesse synchrone est la vitesse de rotation à laquelle le champ magnétique du stator tourne à l'intérieur de la machine. Cette vitesse est entièrement déterminée par la fréquence d'alimentation CA et le nombre de pôles magnétiques bobinés dans le stator. Pour un moteur fonctionnant sur une alimentation monophasée ou triphasée de 60 Hz avec deux pôles, la vitesse synchrone est de 3600 tr/min; avec quatre pôles, elle tombe à 1800 tr/min. La relation est fixe: la vitesse synchrone en tr/min est égale à 120 fois la fréquence en hertz, divisée par le nombre de paires de pôles.

La raison pour laquelle la vitesse synchrone est importante est que le rotor d'un moteur à induction ne tourne jamais réellement à cette vitesse théorique. Le rotor est en retard par rapport au champ magnétique tournant d'une petite quantité appelée glissement, généralement de 3 à 5 pour cent à pleine charge. Ce glissement est ce qui permet au moteur de développer un couple: le mouvement relatif entre le champ et le rotor induit un courant dans les barres du rotor, créant la force qui fait tourner l'arbre. Supprimez le glissement et le moteur ne produit aucun couple.

Le terme synchrone vient des moteurs synchrones, qui tournent exactement à la même vitesse que le champ magnétique, nécessitant une construction spéciale avec des aimants permanents ou un enroulement CC pour verrouiller le rotor au champ. Les moteurs à induction, en revanche, sont asynchrones: ils tournent toujours légèrement plus lentement que la vitesse synchrone. Malgré cela, les ingénieurs se réfèrent toujours à la vitesse synchrone lorsqu'ils décrivent le point de fonctionnement d'un moteur à induction, car elle établit la base à partir de laquelle le glissement est mesuré et elle détermine la plage de vitesse disponible du moteur.

Dans les environnements industriels, connaître la vitesse synchrone est essentiel pour la sélection du moteur et l'adaptation de la charge. Un moteur à quatre pôles de 60 Hz a une vitesse synchrone de 1800 tr/min et une vitesse à pleine charge d'environ 1750 tr/min. Une version à deux pôles du même moteur atteint 3600 tr/min de manière synchrone, avec une pleine charge plus proche de 3500 tr/min. De nombreux processus industriels nécessitent des vitesses de sortie spécifiques; choisir un nombre de pôles incorrect signifie soit utiliser un réducteur à engrenages, soit accepter une vitesse inadaptée à la charge entraînée.

La conversion de fréquence ajoute une couche de complexité. Dans les régions ou les installations utilisant une alimentation de 50 Hz, la vitesse synchrone d'un moteur à quatre pôles est de 1500 tr/min, et non de 1800. Les variateurs de fréquence (VFD) modifient à la fois la fréquence et la tension envoyées au moteur, permettant d'ajuster sa vitesse synchrone de près de zéro à bien au-dessus de la vitesse nominale. La vitesse réelle du moteur est toujours en retard en raison du glissement, mais ce glissement se produit maintenant à la fréquence de sortie du variateur.