Les barres fines ou cassées sont des termes fréquemment utilisés pour les défauts des moteurs à rotor en aluminium moulé. Ces deux termes désignent les barres du rotor. En théorie, une fois la forme de la fente de perforation, la longueur du fer et l'inclinaison de la fente déterminées, les barres du rotor présentent une forme très régulière. Cependant, lors du processus de fabrication, diverses raisons entraînent souvent la torsion et la déformation des barres du rotor final, voire l'apparition de trous de retrait à l'intérieur. Dans les cas les plus graves, les barres peuvent se rompre.
Le noyau du rotor étant constitué de pièces découpées, le positionnement circonférentiel est assuré par l'adaptation des tiges fendues aux pièces découpées lors du laminage. Une fois terminées, les tiges fendues sont extraites et coulées dans le moule. Si les tiges fendues et les pièces découpées sont trop lâches, les pièces découpées présenteront des degrés de déplacement circonférentiel variables lors du laminage, ce qui entraînera des surfaces ondulées sur les barres du rotor, des dents de scie sur les pièces découpées, voire des ruptures de barres. De plus, le processus de coulée de l'aluminium est également le processus de solidification de l'aluminium liquide pénétrant dans les pièces découpées. Si l'aluminium liquide est mélangé au gaz lors de l'injection et ne peut pas être correctement évacué, des pores se formeront à certains endroits des barres. Des pores trop larges peuvent également provoquer la rupture des barres du rotor.
Expansion des connaissances - rainure profonde et double cagemoteurs asynchrones
L'analyse du démarrage d'un moteur asynchrone à cage montre qu'en démarrage direct, le courant de démarrage est trop important ; en démarrage à tension réduite, le courant de démarrage est certes réduit, mais le couple de démarrage l'est également. Les caractéristiques mécaniques artificielles de la résistance série du rotor du moteur asynchrone montrent qu'une augmentation de la résistance rotorique dans une certaine plage peut augmenter le couple de démarrage, et qu'une augmentation de la résistance rotorique réduit également le courant de démarrage. Par conséquent, une résistance rotorique plus élevée peut améliorer les performances de démarrage.
Cependant, lorsque le moteur fonctionne normalement, on espère que la résistance du rotor sera plus faible, ce qui permettra de réduire les pertes de cuivre et d'améliorer le rendement du moteur. Comment un moteur asynchrone à cage peut-il avoir une résistance du rotor plus élevée au démarrage, et diminuer automatiquement en fonctionnement normal ? Les moteurs asynchrones à encoches profondes et à double cage permettent d'atteindre cet objectif.
Fente profondemoteur asynchrone
L'encoche du rotor du moteur asynchrone à encoches profondes est profonde et étroite, et le rapport entre la profondeur et la largeur de l'encoche est généralement de 10 à 12, voire plus. Lorsque le courant traverse les barres du rotor, le flux de fuite lié à leur base est bien supérieur à celui lié à l'ouverture de l'encoche. Par conséquent, si l'on considère les barres comme un ensemble de petits conducteurs répartis sur la hauteur de l'encoche et connectés en parallèle, les petits conducteurs proches du fond de l'encoche présentent une réactance de fuite plus élevée, tandis que ceux proches de l'ouverture de l'encoche présentent une réactance de fuite plus faible.
Au démarrage du moteur, en raison de la fréquence élevée du courant rotorique, la réactance de fuite des barres du rotor est importante. La répartition du courant dans chaque petit conducteur est donc principalement déterminée par cette réactance. Plus la réactance de fuite est élevée, plus le courant est faible. Ainsi, sous la même force électromotrice induite par le flux magnétique principal de l'entrefer, la densité de courant près du fond de l'encoche du conducteur est très faible, et plus elle est proche de l'encoche, plus elle est importante. Ce phénomène est appelé effet de peau du courant. Il équivaut à la compression du courant vers l'encoche, d'où son nom d'effet de compression. L'effet de peau équivaut à réduire la hauteur et la section de la barre conductrice, augmentant ainsi la résistance du rotor et répondant ainsi aux exigences de démarrage.
Une fois le démarrage terminé et le moteur fonctionnant normalement, la fréquence du courant rotorique est très basse, généralement comprise entre 1 et 3 Hz, et la réactance de fuite des barres du rotor est bien inférieure à la résistance du rotor. Par conséquent, la répartition du courant dans les petits conducteurs susmentionnés est principalement déterminée par la résistance. La résistance de chaque petit conducteur étant égale, le courant dans les barres est réparti uniformément et l'effet de peau disparaît pratiquement. La résistance des barres du rotor retrouve alors sa valeur nominale. On constate qu'en fonctionnement normal, la résistance du rotor du moteur asynchrone à encoches profondes diminue automatiquement, répondant ainsi aux exigences de réduction des pertes de cuivre du rotor et d'amélioration du rendement du moteur.
Moteur asynchrone à double cage
Le rotor du moteur asynchrone à double cage comporte deux cages : la cage supérieure et la cage inférieure. Les barres de la cage supérieure ont une section plus petite et sont fabriquées dans des matériaux à résistivité plus élevée, comme le laiton ou le bronze d'aluminium, et présentent une résistance plus élevée. Les barres de la cage inférieure ont une section plus grande et sont fabriquées en cuivre, à résistivité plus faible et à résistance plus faible. Les moteurs à double cage utilisent souvent des rotors en aluminium moulé. Il est évident que le flux de fuite de la cage inférieure est bien supérieur à celui de la cage supérieure, de sorte que la réactance de fuite de la cage inférieure est également bien supérieure à celle de la cage supérieure.