Moteur asynchrone

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Moteur asynchrone

• 1.Constitution et principe dun moteur asynchrone
• 1.1 Stator ou inducteur
• Le stator comporte, comme les machines
  synchrones, trois enroulements
• triphasés équilibrés placés dans des encoches
  dune carcasse ferromagnétique.
• Il constitue linducteur.
• Alimenté par un réseau triphasé équilibré, les
  enroulements génèrent dans
• lentrefer du moteur un champ magnétique tournant
  ayant la vitesse de rotation
• Os appelée vitesse de synchronisme.
• 
  Os vitesse de synchronisme ( en rad/s )
• 
  ? pulsation du réseau ( en rad/s )
• Soit encore f
  fréquence du réseau ( en Hz ).
• 
  ns fréquence de rotation du champ
  tournant( en tr/s )
• 
  ou fréquence de synchronisme.

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1.2 Rotor ou induit

• Deux types de rotors rotor en cage
  décureuil où des bornes métalliques parallèles
• sont reliées par deux couronnes de faible
  résistance.
• rotor
  bobiné où les conducteurs sont logés dans des
  encoches
• formant des enroulements triphasés ayant le même
  nombre de paires de pôles que le
• stator.
• 1.3 symboles
• M.A. à cage décureuil
  M.A. à
  rotor bobiné

M 3
M 3
3
1.4 Principe de fonctionnement

• Les trois enroulements du stator créent un champ
  magnétique tournant . Les
• conducteurs de rotor, mis en court-circuit, sont
  le siège de courant induit.
• Le rotor, traversé par les seuls courants de
  Foucault, tourne à la fréquence n lt ns.
• On dit que la rotation est asynchrone. Le rotor
  glisse par rapport au champ tournant.
• 1.5 Glissement
• On définit le glissement par la relation
• En régime nominal, g est faible. ( qq )
  Exercice 1

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2. Bilan des puissances

• 2.1 Puissance reçue ou absorbée ( consommée )
• P UI cosf cos
  f facteur de puissance du moteur.
• 
  P ( en W ) U ( en V ) I ( en A ).
• A vide, cos f est faible et Pv Pfs Pméc Pjs
  Pjs à vide peuvent être négligées
• 2.2 Pertes au stator
• Pour un moteur en charge
• Pjs et Pfs ce sont les pertes par effet Joule
  et les pertes fer ( magnétiques ) au stator.
• Les pertes fer dépendent de la valeur efficace de
  la tension aux bornes des enroulements
• et de la fréquence du réseau.
• 
  r résistance dun enroulement entre le
  neutre et la
• En étoile Pjs 3rI2 RI2
  phase
• 
  R résistance entre deux bornes de phase
  du stator.
• 
  
• En triangle Pjs 3rJ2 RI2 J
  courant par phase I courant en ligne.

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2.3 Puissance transmise au rotor

• Puissance transmise au rotor Ptr ( en W )
• 
  T Couple électromagnétique ( en N.m )
• 
  Os Vitesse de synchronisme ( rad/s )
• 2.4 Puissance transmise à larbre du rotor et
  pertes au rotor.
• Pr puissance transmise à larbre du rotor.
• Pr TO Le rotor tourne à la vitesse O,
  vitesse du moteur asynchrone et développe le
• couple électromagnétique T.
• Les pertes électriques au niveau du rotor sont
  les pertes par effet Joule Pjr.
• Les pertes
  fer rotor Pfr sont négligeables.

Ptr P - Pfs - Pjs T Os
Pjr g Ptr
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2.5 Puissance utile et pertes mécaniques

• Pu puissance
  utile Tu couple utile.
• 
  Les pertes mécaniques sont dues aux
  frottements
• 
  et sont fonction de la vitesse.
• 2.6 Rendement dun moteur asynchrone
• Pjs 3/2 RI2
  Pjr g Ptr
• Réseau
  Entrefer
  Arbre
• P v3UIcosf Stator Ptr
  TOs Rotor Pr ( 1-g)Ptr Pu TuO
• Pfs
  
  Pméc
• Si on néglige (Pfs et Pjs ) Ptr P Pr
  Ptr - Pjr (1 g ) Ptr ( 1 g ) P
• Si on néglige Pméc Pr Pu Pu Pr (
  1 g)P ?max 1 - g

Pu Tu O
Pméc Pr - Pu ( T - Tu ) O
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3. Caractéristiques mécaniques. Point de
fonctionnement

• 3.1 Caractéristique mécanique Tu f( O )
• Tu ( en N.m )
• Tu max
• Tud
• Tun
• 0
  On Os O ( en rad/s
  )
• g 1
  g 0
• Pour O Os , g ? Tu 0 N.m
  fonctionnement à vide Pjr g Ptr ?
• Pour O 0 , g ? Le moment du couple
  utile Tu Tud qui nest pas nul. Le
• moteur présente à larrêt ( O 0 ) un couple
  important.

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• N.B. Pour g faible, la caractéristique
  mécanique du moteur asynchrone est assimilée
• à une droite décroissante qui correspond à la
  zone utile de la caractéristique.
• Tu
• 0
  Os
  O ( en rad/s )
• g 1
  g 0
• Si on choisit pour axe, laxe g et pour origine
  g 0, la caractéristique de Tu est
• assimilée à une droite passant par lorigine.
• Pour g faible Tu K g.
• 3.2 Point de fonctionnement
• Tu Tu
  f( O )
• 
  Tr h( O )
• 
  P
• 
  O (
  en rad /s )
  

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4. Réglage de la vitesse des moteurs asynchrones

• 4.1 Alimentation du moteur en fréquence fixe
• A fréquence f constante, le moment du couple est
  proportionnel à V2.
• V tension
  dalimentation aux bornes dun enroulement
  statorique.
• 4.2 Fréquence variable cte
• Formule de Boucherot V 4,44 N f Fmax
  Fmax a
• Pour que le flux conserve la même valeur lorsque
  f varie, il faut garder le rapport V/f cte.
• Tu 22 V 44 V 88 V
  132 V 176 V 220 V
• 160 N.m 5Hz 10 Hz 20 Hz
  30 Hz 40 Hz 50 Hz
• 
  
  O ( rad/s )
• Ceci nest possible que si on utilise un onduleur
  qui maintient V/f cte.

Tu a V2