Un rotor à cage d'écureuil est la partie rotative du moteur à induction à cage d'écureuil commun. Le moteur à cage d'écureuil est un type de moteur à courant alternatif.
Ce type de rotor est constitué d'un cylindre de tôles d'acier, avec des conducteurs en aluminium ou en cuivre encastrés dans sa surface.
En fonctionnement, l'enroulement de stator non rotatif est connecté à une source d'alimentation en courant alternatif ; courant alternatif dans le stator produit un champ magnétique tournant. L'enroulement du rotor a un courant induit par le champ du stator et produit son propre champ magnétique. L'interaction des deux sources de champ magnétique produit un couple dans le rotor.
En ajustant la forme des barres sur le rotor, les caractéristiques de couple de vitesse du moteur peuvent être modifiées, pour minimiser le courant de démarrage ou maximiser le couple à basse vitesse, par exemple.
Les moteurs à induction à cage d'écureuil sont très courants dans l'industrie, dans des tailles allant de moins d'un kilowatt à des dizaines de mégawatts.
Ces moteurs à courant alternatif sont simples, robustes et à démarrage automatique, maintenant une vitesse raisonnablement constante de la charge légère à la pleine charge, définie par la fréquence de l'alimentation électrique et le nombre de pôles dans l'enroulement du stator.
Comment fonctionne un rotor à cage d'écureuil ?
Un moteur à induction se comporte comme un transformateur : la cage forme la bobine secondaire en court-circuit. Sous l'influence du champ magnétique alternatif rotatif généré par les bobines du stator, des courants d'induction commenceront à circuler dans les enroulements secondaires. En raison de la force de Lorentz intégrée entre le champ magnétique et la cage conductrice de courant, le rotor commencera à tourner.
Cependant, la vitesse de rotation du rotor sera légèrement inférieure à la vitesse de rotation du champ magnétique tournant généré par les bobines du stator. Si le rotor travaillait de manière synchrone avec le champ du stator, il n'y aurait pas de différence de flux et pas de génération d'énergie et donc pas de force. C'est pourquoi les machines à rotor à cage sont appelées machines asynchrones ou machines à induction.
Une caractéristique du rotor à cage d'écureuil est le faible couple de démarrage ou de démarrage en combinaison avec le courant de démarrage relativement important (environ 5 à 7 fois le courant nominal). Au fil du temps, diverses constructions alternatives ont donc été imaginées pour améliorer le comportement d'approche de l'ancre à cage.
Résistance rotorique
En fabriquant la cage du rotor à partir d'un matériau avec une résistance spécifique plus élevée (par exemple du laiton au lieu du cuivre), la résistance du rotor augmentera. En raison de cette augmentation, le couple de démarrage du moteur électrique augmentera et les courants de démarrage diminueront.
L'inconvénient est qu'en fonctionnement normal, les pertes de cuivre dans le moteur sont beaucoup plus élevées que dans le moteur à caisse normal (faible rendement). Ce type de rotor est principalement utilisé pour les moteurs qui ne fonctionnent pas en continu mais qui nécessitent un couple de démarrage élevé.
