3221 Les Moteurs Triphasés

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Les moteurs t r iphass Page 1/8

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I PRESENTATION

Lentranement des machines est assur en trs grande majorit par des moteurs asynchrones aliments en courant alternatif triphas ou monophas. Ce type de moteur simpose, en effet, dans la plupart des applications par son prix de revient avantageux, ses qualits de robustesse et sa simplicit dentretien. 1 - Constitution Il se compose principalement : dun rotor (arbre du moteur + enroulements) dun stator (la partie immobile du moteur) ou se trouve les enroulements de

lalimentation

MAS

Symbole :




2 - Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement des moteurs asynchrones est bas sur la production dun champ tournant. 3 - Enroulements du stator a - Enroulement

U

V

W

X

Y

Z b - Couplage

On peut coupler les enroulements du stator en toile ou en triangle selon la tension du rseau dalimentation. Voir page 8 Couplage toile :

U

V

W

X

Y

Z

U X

V Y

W Z

Couplage triangle :

U Z

V X

W Y

U

V

W

X

Y

Z




c - Exemple de couplage Rseau 220 / 380 V : Moteur 380 / 660 V Tension simple 220 V Tension max aux bornes dun enroulement du moteur 380 V Tension compose 380 V schma : Rseau 220 / 380 V : Moteur 220 / 380 V 4 - Le glissement a - Les vitesses mises en jeu Sur un moteur asynchrone il y a deux grandeurs physiques en mouvement : Lune est visible, cest larbre du moteur Lautre nest pas visible, cest le champ magntique du stator On peut les reprsenter par des flches symbolisant les diffrentes vitesses.

STATOR

ROTOR

nsn




b - Dfinition. Du fait de la loi de Lenz, le rotor est entran une vitesse lgrement infrieure la vitesse du champ tournant. On appelle : - La vitesse du rotor (n) - La vitesse du champ tournant (ns) et on dsignera la diffrence de vitesse entre le rotor et le champ tournant par la vitesse de glissement (ng).

ng = ns - n Le glissement (g) se dfinit par :

g = ns - n ns = ng ns

5 - La vitesse de synchronisme a - Dfinition La vitesse de synchronisme est la vitesse du champ tournant. Ce serait aussi la vitesse du rotor sil ny avait pas de glissement. Elle est dfinit par :

ns = fp Avec: f : Frquence du rseau dalimentation (Hz) p : Nombre de paire de ples ns : vitesse du champ tournant (tr/s) b - Exemple En France f = 50 Hz : - Si p = 1, ns = 3000 tr/min = 50 tr/s - Si p = 2, ns = 1500 tr/min = 25 tr/s - Si p = 3, ns = 1000 tr/min = 16,66 tr/s ... etc.




II - Arbre des puissances 1 - Puissances et pertes mise en jeu a - Les pertes Il existe trois types de pertes dans le moteur asynchrone : les pertes par effet joule dans le cuivre les pertes magntiques dans le fer les pertes mcaniques chaque fois quil y a frottement. b - Les puissances Le moteur correspond au schma suivant,

Pa Pu Moteur

Energie Energie Electrique Mcanique

Le moteur est un transformateur dnergie 2 - Expression des pertes et des puissances a - Les puissances - Pa : Puissance absorbe Pa = U I ,3 COS - Pu : Puissance utile Pu = Pa - les Pertes - Ptr : Puissance transmise du stator au rotor Ptr = Pa - les Pertes du stator b - Les pertes par effet joule Il y a du cuivre dans les enroulements du stator et dans la cage du rotor, donc il y a des pertes par effet joule au rotor et au stator : - I, Courant dalimentation du moteur

- R, Rsistance entre deux bornes du stator - Ir, Courant dans le rotor - r, Rsistance du rotor

- Pjs =

32 R I

2

- Pjr =

32 r I r

2

Remarque : r et Ir ne sont pas des grandeurs mesurables si on ne dmonte pas le moteur.




c - Les pertes dans le fer

Il y a des pertes magntiques dans le stator et dans le rotor dont lexpression est fort complexe, nous verrons par la suite comment les dterminer. d - Les pertes mcaniques

Il ny a des pertes mcaniques quau rotor. Elles sont dues aux frottements dans les roulements et au ventilateur. 3 - Arbre des puissances a - Hypothses simplificatrices Les pertes magntiques statoriques et rotoriques ainsi que les pertes mcaniques sont indpendantes de la charge du moteur et les pertes magntiques rotoriques sont ngligeables. b - Arbre des puissances On peut donner le schma suivant pour simplifier les raisonnements sur les puissances et les pertes du moteur asynchrone :

Pjs Pjr

Pa Ptr Pu

Pfs Pmeca

- Pa, Pjs, Pfs, Ptr, Pjr puissances ou pertes lectriques - Pmca et Pu puissance ou perte mcanique c - Dtermination des pertes par effet joule du rotor

Pjr = g Ptr




d - Rappel de mcanique ; Relation couple / puissance

P = T P, Puissance de larbre [ w ] T, Couple de larbre [ Nm ] , Vitesse angulaire [ rd/s ] e - Arbre des puissances et des couples De la relation prcdente on peut dduire :

Tu =

Pu

- Tu, le couple utile - Te, le couple lectromagntique - Pe, la puissance lectromagntique

T = Ptrs =

Pe

Pjs Pjr

Pa Ptr = T s Pe = T Pu = Tu

Pfs Pmeca

f - Utilisation de larbre des puissances Pfs = Pa - Ptr Pjr = Ptr - Pe Pe = Pu + Pmeca Ptr = Pa - Pjs - Pfs = Pu + Pmeca + Pjr = Pe + Pjr




SCHEMA NORMALISE DE LA PLAQUE A BORNES DUN MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE A ROTOR A CAGE.

U V W Z X Y

LES COUPLAGES POSSIBLES U V W U V W

ETOILE TRIANGLE

Z X Y Z X Y

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