Comprendre la fréquence de glissement dans les moteurs à induction
Définition : Qu'est-ce que la fréquence de glissement ?
Fréquence de glissement La fréquence de glissement est la différence entre la vitesse de synchronisme (la vitesse du champ magnétique tournant) et la vitesse réelle du rotor dans un moteur à induction, exprimée en Hz. Elle représente la vitesse à laquelle le champ magnétique “ glisse ” le long des conducteurs du rotor, induisant le courant qui crée le couple moteur. La fréquence de glissement est fondamentale pour le fonctionnement des moteurs à induction et est cruciale pour le diagnostic des moteurs car elle détermine l'espacement des bandes latérales dans les signatures vibratoires et de courant. défauts de la barre du rotor.
La fréquence de glissement se situe généralement entre 0,5 et 3 Hz pour les moteurs en charge normale, augmentant avec la charge et fournissant une mesure indirecte de la charge du moteur. La compréhension de la fréquence de glissement est essentielle pour interpréter les données du moteur. vibration spectres et diagnostic des défauts électromagnétiques.
Comment fonctionne le glissement dans les moteurs à induction
Le principe d'induction
Les moteurs à induction fonctionnent par induction électromagnétique :
- Les enroulements du stator créent un champ magnétique rotatif à vitesse synchrone
- Le champ magnétique tourne légèrement plus vite que le rotor
- Le mouvement relatif entre les barres de champ et les barres du rotor induit un courant dans le rotor.
- Le courant induit crée un champ magnétique rotorique
- L'interaction entre les champs du stator et du rotor produit un couple
- Point clé : Si le rotor atteignait la vitesse de synchronisme, il n'y aurait aucun mouvement relatif, aucune induction, aucun couple.
Pourquoi le slip est nécessaire
- Le rotor doit tourner à une vitesse inférieure à la vitesse synchrone pour que l'induction se produise.
- Plus le glissement est important, plus le courant induit est élevé et plus le couple produit est important.
- À vide : glissement minimal (~1%)
- À pleine charge : glissement plus élevé (3-5% typique)
- Le glissement permet au moteur d'ajuster automatiquement le couple à la charge.
Calcul de la fréquence de glissement
Formule
- fs = (Nsync – Nréel) / 60
- Où fs = fréquence de glissement (Hz)
- Nsync = vitesse synchrone (tr/min)
- Nactual = vitesse réelle du rotor (tr/min)
Alternative utilisant le pourcentage de glissement
- Glissement (%) = [(Nsync – Nactual) / Nsync] × 100
- fs = (Slip% × Nsync) / 6000
Exemples
Moteur à 4 pôles, 60 Hz à vide
- Nsync = 1800 tr/min
- Régime naturel = 1795 tr/min (charge légère)
- fs = (1800 – 1795) / 60 = 0,083 Hz
- Glissement = 0,3%
Même moteur à pleine charge
- Nsync = 1800 tr/min
- Régime nominal = 1750 tr/min
- fs = (1800 – 1750) / 60 = 0,833 Hz
- Glissement = 2,8%
Moteur bipolaire, 50 Hz
- Nsync = 3000 tr/min
- Régime naturel = 2950 tr/min
- fs = (3000 – 2950) / 60 = 0,833 Hz
- Glissement = 1,7%
Fréquence de glissement dans le diagnostic des vibrations
Espacement des bandes latérales pour les défauts des barres de rotor
L'utilisation diagnostique la plus importante de la fréquence de glissement :
- Modèle: Bandes latérales autour de 1× la vitesse de fonctionnement à ±fs, ±2fs, ±3fs
- Exemple: Moteur de 1750 tr/min (29,2 Hz) avec fs = 0,83 Hz
- Bandes latérales à : 28,4 Hz, 29,2 Hz, 30,0 Hz, 27,5 Hz, 30,8 Hz, etc.
- Diagnostic: Ces bandes latérales indiquent des barres de rotor cassées ou fissurées
- Amplitude: L'amplitude de la bande latérale indique le nombre et la gravité des barres cassées.
Analyse de signature actuelle
Dans les spectres de courant moteur :
- Les défauts des barres du rotor créent des bandes latérales autour de la fréquence du réseau.
- Motif : fline ± 2fs (remarque : fréquence de glissement 2×, et non 1×)
- Pour un moteur 60 Hz avec un glissement de 1 Hz : bandes latérales 58 Hz et 62 Hz
- Confirme le diagnostic de la barre de rotor par analyse des vibrations.
Glissement comme indicateur de charge
Le glissement varie en fonction de la charge.
- Sans charge : Glissement 0,2-1% (0,1-0,5 Hz pour les moteurs typiques)
- Demi-charge : Glissement 1-2% (0,5-1,0 Hz)
- Pleine charge : Glissement 2-5% (1-2,5 Hz)
- Surcharge: > Glissement 5% (> 2,5 Hz)
- Départ: 100% glissement (fréquence de glissement = fréquence de ligne)
Utilisation du glissement pour évaluer le chargement
- Mesurer avec précision la vitesse réelle du moteur
- Calculer le glissement à partir de la différence de vitesse synchrone
- Comparer au glissement nominal à pleine charge indiqué sur la plaque signalétique.
- Estimer le pourcentage de charge du moteur
- Utile lorsque la mesure directe de la puissance n'est pas disponible.
Facteurs influençant le glissement
Facteurs de conception
- Résistance du rotor : Plus de résistance = plus de glissement
- Cours de conception de moteurs : La conception NEMA influe sur les caractéristiques de glissement
- tension: Une tension plus basse augmente le glissement pour une charge donnée
Conditions de fonctionnement
- Couple de charge : Principal facteur déterminant du glissement
- Tension d'alimentation: La sous-tension augmente le glissement
- Variation de fréquence : Les variations de la fréquence d'approvisionnement affectent le glissement
- Température: L'échauffement du rotor augmente la résistance, ce qui accroît le glissement.
État du moteur
- Des barres de rotor cassées augmentent le glissement (production de couple moins efficace).
- Les problèmes d'enroulement du stator peuvent affecter le glissement
- Les problèmes de roulement augmentent la friction et le glissement.
Méthodes de mesure
Mesure directe de la vitesse
- Utilisation tachymètre ou un stroboscope pour mesurer le régime moteur réel
- Déterminer la vitesse de synchronisme à partir de la plaque signalétique du moteur (pôles et fréquence).
- Calcul du glissement : fs = (Nsync – Nactual) / 60
- La méthode la plus précise
À partir du spectre des vibrations
- Identifier précisément le pic de vitesse de course 1×
- Calculer la vitesse de course à partir de 1 × fréquence
- Déterminer le glissement à partir de la différence de vitesse synchrone
- Nécessite une FFT haute résolution
Espacement des bandes latérales
- Si des bandes latérales de défaut de barre de rotor sont présentes
- Mesurer l'espacement entre les bandes latérales
- Espacement = fréquence de glissement directement
- Pratique, mais nécessite la présence d'un défaut.
Utilisation pratique du diagnostic
Valeurs de glissement normales
- Documenter le glissement de référence à différentes charges pour chaque moteur
- Glissière typique à pleine charge : 1-3% (vérifier la plaque signalétique)
- Un glissement supérieur à la valeur nominale peut indiquer une surcharge ou un problème de moteur.
- Glisser < attendu à une charge donnée peut indiquer un défaut électrique
Indicateurs de glissement anormaux
- Glissement excessif : Moteur surchargé, barres de rotor cassées, résistance du rotor élevée
- Glissement variable : fluctuations de charge, instabilité de l'alimentation électrique
- Faible glissement sous charge : Problème possible de stator, problème de tension
La fréquence de glissement est fondamentale pour le fonctionnement et le diagnostic des moteurs à induction. Utilisée comme paramètre d'espacement des bandes latérales pour la détection des défauts des barres du rotor et comme indicateur de la charge du moteur, elle fournit des informations essentielles pour l'évaluation de son état. Une détermination précise de la fréquence de glissement permet une interprétation correcte des signatures vibratoires et de courant du moteur, et donc de distinguer le fonctionnement normal des conditions de défaut.
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