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Electrotechnique
Chapitre 7 Machine asynchrone triphasée
© Fabrice Sincère ; version 3.0.3http://pagesperso-orange.fr/fabrice.sincere/
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Sommaire
1- Introduction
2- Glissement
3- Plaque signalétique
4- Fonctionnement à vide
5- Fonctionnement en charge
6- Bilan de puissance du moteur asynchrone
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Chapitre 7Machine asynchrone triphasée
1- Introduction• L'inducteur est situé au stator,
l'induit au rotor.• Le stator est identique à celuide la machine synchrone(bobinage triphasé qui crée un champ tournant).
Fig. 1 moteur asynchrone à cage d’écureuil (coupe partielle)
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• deux sortes de rotors :
- Rotor à “cage d'écureuil”(robuste et bon marché)
- Rotor bobiné
• trois types de fonctionnement :
- en moteur : utilisation la plus courante (machines outils ...)- en génératrice : éolienne- en frein : moteur frein
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source de
tensions
triphasées
i1(t)
i2(t)
i3(t)
MAS
Fig. 2
Dans la suite, on s’intéressera au moteur asynchrone triphasé à cage d'écureuil :
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2- Glissement
• La vitesse de synchronisme est la vitesse de rotation du champ tournant :
n = nS(1 - g)
• Le glissement mesure l'écart relatif entre la vitesse de rotation de la machine et la vitesse de synchronisme :
p
)Hz(f)s/tr(nS =
p
f2
p)s/rad(S
π=ω=Ω
S
S
S
S
n
nng
ΩΩ−Ω=−=
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• Exemple : Soit un réseau triphasé (f = 50 Hz) alimentant un moteur
à trois paires de pôles (p = 3) :
nS = 50/3 = 16,7 tr/s = 1000 tr/minA la charge nominale, ce moteur tourne à 950 tr/min :
gN = (1000 - 950)/1000 = 0,05 = 5 %
A vide (pas de charge), n ≈ 1000 tr/min :
g vide ≈ 0 %Au démarrage (n = 0) :
g = 1 (100 %)
• RemarquesEn fonctionnement normal, le glissement n'excède pas quelques pour cent.A vide, un moteur asynchrone tourne pratiquement à la vitesse de synchronisme.
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3- Plaque signalétique
Exemple : 3 ~ Y400 V 50 Hz3,3 A 1,5 kW1430 tr/min cosϕ = 0,8517 kg
UN = 400 V : tension d'alimentation nominale entre phasesIN = 3,3 A : courant de ligne consommé à charge nom.Pu = 1,5 kW : puissance utile nom. (puissance mécanique fournie à la charge)nN = 1430 tr/min : vitesse de rotation nom.cosϕN = 0,85 : facteur de puissance nom.
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4- Fonctionnement à vide
Les caractéristiques à vide ne figurent pas sur la plaque signalétique.Pour le moteur précédent :
I vide = 1,3 APabsorbée= 190 Wn vide = 1500 tr/min
d'où :
21,03,14003
190
UI3
Pcos a
vide =⋅⋅
==ϕ
260/1500
50
n
fp
S
=== (2 paires de pôles)
(fortement inductif)
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5- Fonctionnement en charge
Commentaires :
- le courant consommé à vide est important- la vitesse de rotation varie peu avec la charge
I (A) cos ϕ n (tr/min) g (%)
A vide 1,3 0,21 1500 0 Charge nominale 3,3 0,85 1430 4,7
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• Caractéristique mécanique Tu(n)
Dans la zone utile, le couple utile est proportionnelau glissement :
Tu α g
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A.N.
- couple utile nominal
- couple utile à 1450 tr/min ?
glissement : (1500 - 1450)/1500 = 3,3 %
Nm 0,10
602
1430
1500PuTu
N
NN =π⋅
=Ω
=
Nm 1,77,4
3,30,10
g
gTuTu
NN =⋅==
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6- Bilan de puissance du moteur asynchrone
• pertes Joule au rotor
pJr = Ptr - TemΩ = Tem (ΩS - Ω) = g Tem ΩS
pJr = g Ptr
• les pertes fer sont essentiellement localisées au stator (elles sontnégligeables dans le rotor).
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ϕ−ϕ
==η ∑cosUI3
pertescosUI3
P
P
a
u
• Rendement
A.N.
- rendement nominal
% 7785,03,34003
1500
Pa
Pu
N
NN =
⋅⋅⋅==η