Le moteur asynchrone

Pré requis :

Appareillages électriques : Sectionneur, Contacteur, Relais thermique.

Structure d’une installation électrique.

Objectifs séance:

Vous devez être capable à la fin de la 1ère séance d’identifier les éléments

constitutifs du moteur asynchrone.

Vous devez être capable à la fin de la 2ème séance de décoder la plaque

signalétique d’un moteur asynchrone.

Vous devez être capable à la fin de la 3ème séance de choisir la référence du

moteur pour une application industrielle à partir d’un cahier des charges.

Objectif terminal:

Vous devez être capable de remplacer le moteur défectueux de la perceuse à

colonne en tenant compte de sa plaque signalétique et de la tension du réseau.

Mise en situation :

La perceuse à colonne se trouvant dans l’atelier est en panne. C’est une panne

moteur. Votre employeur vous demande de résoudre le problème en remplaçant

le moteur. Pour cela, vous disposez d’un dossier technique du système et des

catalogues constructeur.

1 - Moteur asynchrone triphasé (introduction)

2 - Constitution : Moteur asynchrone triphasé

3 - Principe de fonctionnement

4 - La plaque signalétique

5 - Plaque à bornes

6 - Le couplage étoile

7 - Le couplage triangle

8 - Applications

9 - Caractéristiques d’un moteur asynchrone triphasé

1. Moteur asynchrone triphasé

Les moteurs asynchrones triphasés

représentent plus de 80 % du parc

moteur électrique. La raison de ce

succès est due à leur grande simplicité

de construction qui leur donne une

robustesse à toute épreuve appréciée

aussi bien dans l'industrie que dans les

usages domestiques.

Introduction :

Energie électrique

Energie mécanique

1.1 Constitution : Moteur asynchrone triphasé rotor à

cage

Flasque côté

accouplement

Bornes

Boîte à

bornes

Clavette

Tige d’assemblage

Roulement Stator

bobiné

Plaque

signalétique

Carter

Rotor à

cage

Flasque

arrière Ventilateur

Capot

Elle assure la circulation du flux magnétique, c'est essentiellement

le circuit magnétique statorique et le circuit rotorique.

La structure d'un moteur asynchrone se compose de trois fonctions.

1.2 Fonctions mécaniques :

Transmission du couple :

Fixation de la machine :

Support des éléments :

Refroidissement :

1.3 Fonction magnétique :

• • • •

par l’arbre

par flasques

carcasses, flasques

ventilation intérieure ou extérieure.

1.4 Fonction électrique :

Au stator, c'est l'enroulement ou bobinage relié au réseau

Au rotor, c'est l'enroulement induit, en général en court-circuit

(cage d'écureuil) ou bobiné.

• •

Stator Cage d’Ecureuil

Rotor en court circuit

2. Principe de fonctionnement Du point de vue électrique, le stator est équivalent à un système de

trois bobines identiques dont les axes forment des angles de 120°.

Le stator, alimenté en courant triphasé, crée un champ magnétique

tournant. Le champ tournant vient induire des courants dans le rotor et leur

interaction entraîne la rotation du rotor.

Enroulement

Rotor

L1 L2

L3

120°

2.1 La plaque signalétique

Sur la plaque signalétique du moteur sont gravées les principales caractéristiques

du moteur.

Série

Indice de

protection

Couplage

Tension de réseau

Fréquence

réseau

Vitesse de rotation

Moteur triphasé alternatif

Masse

Intensité nominale

Facteur de puissance

Puissance nominale

2.2 Plaque à bornes

C’est sur la plaque à bornes que se connectent les enroulements et

l’alimentation du moteur.

Enroulement

Alimentation

L1 L2 L3

3. Couplage

Le couplage des enroulements est fonction :

De la tension du réseau.

De la tension que peuvent supporter les enroulements.

Il est réalisé par une connexion, à l’aide de barrettes, sur la plaque

à bornes.

Les 2 couplages possibles sont :

Le couplage étoile

Le couplage triangle

3.1 Le couplage étoile

Symbole : Υ

Les enroulements supportent la tension simple.

Connexion des enroulements

Position des barrettes sur la plaque à bornes

A utiliser lorsque la tension réseau

=

la tension de fonctionnement la plus haute

L1

L2 L3 U

u1

u2

w2 w1 v1

v2

3.2 Le couplage triangle

Symbole : Δ

Les enroulements supportent la tension composée.

Connexion des enroulements Position des barrettes sur la plaque à bornes

A utiliser lorsque la tension réseau

=

la tension de fonctionnement la plus basse

L1 L2 L3

u1

u2

w2 w1

v1

v2

3.3 Exercices

1. Sur la plaque signalétique d'un moteur on a relevé

Les indications suivantes :

Mot. 3 ~ :

LS 90 :

50 Hz :

220/380 V :

1420 tr/min :

1,5 kW :

Cos = 0,86 :

IP 55 :

Indiquez leurs significations.

moteur triphasé alternatif

série - hauteur d’axe

fréquence réseau

tension réseau

vitesse de rotation

puissance nominale

facteur de puissance

indice de protection

2. Un réseau 3*400 V – 50 Hz alimente un moteur. Sur sa

plaque signalétique on peut lire les tensions 230 V et 400 V.

Quel est le couplage à effectuer pour que le moteur

fonctionne normalement ?

3. Un réseau 3*400 V – 50 Hz alimente un moteur. Sur sa

plaque signalétique on peut lire les tensions 400 V et 690 V.

Quel est le couplage à effectuer pour que le moteur

fonctionne normalement ?

Couplage étoile

Couplage triangle

Donnez le repérage des bornes d’un moteur asynchrone triphasé ainsi

que le raccordement des enroulements.

u1 v1 w1

w2 v2 u2

Donnez la position des barrettes sur la plaque à bornes d’un moteur

asynchrone triphasé en couplage triangle et étoile.

étoile triangle

u1 v1 w1

w2 v2 u2

u1 v1 w1

w2 v2 u2

Donnez le couplage à effectuer pour le moteur dont on a représenté la

plaque signalétique ci-dessous.

Le réseau d’alimentation est 230 / 400 V – 50 Hz.

Réponse:

Etoile

Triangle

Un moteur alimenté par un réseau 400 V triphasé 50 Hz comporte une

plaque signalétique dont les indications concernant la tension sont

effacées. Sachant que le couplage est en triangle, donnez la valeurs des

indications effacées. Le rendement est de 82 % pour In.

400

690

50

50

η = Pu / Pa

Pa = 3000 / 0,82 = 3,7 Kw

I = Pa / √3.U.cosφ

I = 3700 / √3.400.0,83

I = 6,46 A

6,46

I = Pa / √3.U.cosφ

I = 3700 / √3.690.0,83

I = 3,71 A

3,71

Un moteur asynchrone triphasé porte entre autres indications 400 / 690 V.

Il est alimenté par un réseau 230 / 400 V. Quel est le couplage à réaliser ?

Représentez la position des barrettes sur la plaque à bornes.

u1 v1 w1

w2 v2 u2

Etoile

Triangle

Un moteur asynchrone triphasé porte entre autres indications 230 / 400 V.

Il est alimenté par un réseau 230 / 400 V. Quel est le couplage à réaliser ?

Représentez la position des barrettes sur la plaque à bornes.

Etoile

Triangle

u1 v1 w1

w2 v2 u2

4. Caractéristiques d’un moteur asynchrone

triphasé

Point de

fonctionnement

Tu = f(n)

Tr1 = f(n) machines de levages, grues …..

Tr2 = f(n)

ventilateurs..

Tr3 = f(n)

I = f(n)

1ère remarque !

Au démarrage, le courant consommé par le moteur atteint 7 fois sa

valeur nominale.

Si la ligne ou les systèmes de protection ne peuvent supporter cette

surintensité, il sera nécessaire d’envisager un artifice de démarrage en

vue de limiter celle-ci à une valeur raisonnable.

On pourra ainsi faire appel à :

Un démarrage statorique

Un démarrage étoile triangle

Un démarreur électronique progressif

• • •

2ème remarque !

Pour que le moteur puisse entraîner sa charge au démarrage, il est

indispensable que le couple entraînant du moteur soit supérieur au

couple résistant de la machine entraînée.

Dans l’exemple donné sur les courbes ci-dessus, le couple résistant

de la machine 3 (Tr3) fera caler le moteur au démarrage.

Dans un atelier de mécanique générale, vous devez changer le moteur

d’une perceuse sur colonne. On a relevé sur la plaque signalétique les

indications suivantes:

230 /400 V ; P = 3 Kw ; 1437 tr/min. Le schéma ci-dessous vous donne le

plan du système de fixation du moteur.

Donnez la référence du moteur, puis indiquez sur le schéma les

différentes cotes du système de fixation à trous lisses.

Référence: ……………………………………..

Ø ……………..

Ø ……………..

Ø ……………..

LS 100 L

215 mm

14,5 mm

28 mm

Suite à une avarie survenue sur le moteur d’un tour dans une

menuiserie, vous devez passer commande d’un nouveau moteur. La

tension d’alimentation de l’atelier est 400 V triphasé, 50 Hz. Sur la plaque

signalétique, vous pouvez lire 5,5 Kw et 1447 tr/min. Le moteur est placé

sur un socle dont le plan est donné ci-dessous.

Donnez la référence du nouveau moteur à commander ainsi que les

cotes du socle.

Référence: ……………………………………..

Ø ……………..

……………..

……………..

LS 132 S

216 mm

140 mm

12 mm

Le broyeur d’une cartonnerie ( machine servant à réduire en petits

morceaux les déchets de découpe du carton) est équipé d’un moteur à

pattes de 55 Kw ayant une fréquence de 2956 tr/min.

Donnez la référence du moteur.

Référence: ……………………………..

Compétez les références de l’appareillage nécessaire à l’équipement.

Appareillage Référence

LS 250 MZ

GS1-KKD3

LC1-D11500..

LR9 D5369

Taille 0

Type aM 160 A

DF2 GA1161

Sectionneur

Contacteur

Relais thermique

Fusible

sectionneur