CT207_moteurs_elec

8/7/2019 CT207_moteurs_elec

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Cahier technique n 207

Les moteurs lectriques pour mieux les piloter et les protger

E. Gaucheron

CollectionTechnique

Building a New Electric World *


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Les Cahiers Techniques constituent une collection dune centaine de titresdits lintention des ingnieurs et techniciens qui recherchent uneinformation plus approfondie, complmentaire celle des guides, catalogueset notices techniques.

Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvellestechniques et technologies lectrotechniques et lectroniques. Ils permet-tent galement de mieux comprendre les phnomnes rencontrs dans lesinstallations, les systmes et les quipements.Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thme prcis dans lesdomaines des rseaux lectriques, protections, contrle-commande et desautomatismes industriels.

Les derniers ouvrages parus peuvent tre tlchargs sur Internet partirdu site Schneider Electric.Code : http://www.schneider-electric.comRubrique : Presse

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Technicien suprieur en lectrotechnique, de formation. Aprs uncourt passage chez Thomson il rejoint lactivit VVD (Variation deVitesse et Dmarreur) de Tlmcanique en 1970 ; puis tant auservice aprs vente Tlmcanique il complte sa formation aux

Arts et Mtiers de Paris.Spcialiste de la commande des moteurs, il participe lvolution dela variation de vitesse vers la commande des moteurs alternatifs. Sonexprience senrichit dans les diffrents postes quil occupe : plate-formiste systme puis chef de produits variateurs pour machine-outil,chef de produit variateur pour moteur asynchrone (produits Altivar) etresponsable de lquipe marketing projet de VVD.Actuellement, il est le spcialiste applications autour de lacommande moteur au sein de lquipe anticipation pour lactivit PCP(Protection et Commande de Puissance) de Schneider Electric.

n 207


CT 207 dition juin 2004

Etienne Gaucheron


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Cahier Technique Schneider Electric n 207 / p.2


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Sommaire1 Les moteurs asynchrones triphass 1.1 Principe de fonctionnement p. 4

1.2 Constitution p. 6

1.3 Les diffrents types de rotor p. 6

2 Les autres types de moteurs lectriques 2.1 Les moteurs asynchrones monophass p. 10

2.2 Les moteurs synchrones p. 10

2.3 Moteurs courant continu p. 14

3 Exploitation des moteurs asynchrones 3.1 Moteurs cage p. 17

3.2 Moteurs bagues p. 19

3.3 Autres systmes de variation de vitesse p. 20

4 Conclusion p. 22

Les moteurs lectriques sont de nos jours, lexception des dispositifsdclairage, les rcepteurs les plus nombreux dans les industries et les

installations tertiaires. Leur fonction, de convertir lnergie lectrique en

nergie mcanique, leur donne une importance conomique toute

particulire qui fait quaucun concepteur dinstallation ou de machine,

aucun installateur et aucun exploitant ne peut les ignorer.

Parmi tous les types de moteurs existants, les moteurs asynchrones

triphass notamment les moteurs cage sont les plus utiliss dans

lindustrie et au-del dune certaine puissance dans les applications du

btiment tertiaire. De plus, bien que leur commande par des quipements

contacteurs soit parfaitement adapte pour un grand nombre

d'applications, l'emploi de matriels lectroniques en constante

progression largit leur champ dapplication. Cest le cas pour contrler ledmarrage et l'arrt avec les dmarreurs-ralentisseurs progressifs, comme

lorsqu'un rglage prcis de la vitesse est galement ncessaire avec les

variateurs-rgulateurs de vitesse.

Toutefois, les moteurs asynchrones bagues sont utiliss pour certainesapplications de forte puissance dans lindustrie et les moteurs asynchrones

monophass restent adapts pour des applications de puissances limites

plutt pour les applications du btiment.

Lutilisation des moteurs synchrones dits sans balais ou aimants

permanents associs des convertisseurs se gnralise dans lesapplications ncessitant de fortes performances, notamment en couple

dynamique (au dmarrage ou aux changements de rgime), et en

prcision et plage de vitesse.

Ce Cahier Technique, aprs une prsentation des divers types de moteurslectriques et de leur principe de fonctionnement, dtaille plusparticulirement la technique et les particularits d'emploi des moteurs

asynchrones, notamment les principaux dispositifs de dmarrage, le

rglage de vitesse et le freinage qui leur sont associs. Il est une base de

connaissance minimale pour bien comprendre toute la problmatique que

reprsente le pilotage et la protection des moteurs.

Ce Cahier Technique aborde brivement la variation de vitesse desmoteurs lectriques. Ce sujet est trait spcifiquement dans le Cahier

Technique CT 208 Dmarreurs et variateurs de vitesse lectroniques .

La protection des moteurs fait lobjet dun Cahier Technique en cours de

rdaction.


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1 Les moteurs asynchrones triphass

Ce chapitre est consacr la prsentation desmoteurs asynchrones triphass, moteurs lesplus utiliss pour l'entranement des machines.Ces moteurs simposent en effet dans un grandnombre d'applications en raison des avantagesqu'ils prsentent : normaliss, ils sont robustes,simples dentretien, faciles mettre en uvre etde faible cot.

La prsentation des autres types de moteurs faitlobjet du chapitre 2.La description et la comparaison des principauxdispositifs de dmarrage, rglage de vitesse etfreinage qui leur sont associs font lobjet duchapitre 3.

1.1 Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'un moteur

asynchrone repose sur la cration d'un courant

induit dans un conducteur lorsque celui-ci coupeles lignes de force d'un champ magntique, d'o

le nom de moteur induction . Laction

combine de ce courant induit et du champ

magntique cre une force motrice sur le rotor

du moteur.

Supposons une spire ABCD en court-circuit,

situe dans un champ magntique B, et mobile

autour d'un axe xy (cf. fig. 1 ).

Si, par exemple, nous faisons tourner le champmagntique dans le sens des aiguilles d'une

montre, la spire est soumise un flux variable et

devient le sige d'une force lectromotriceinduite qui donne naissance un courant induit i

(loi de Faraday).

D'aprs la loi de Lenz, le sens du courant est tel

qu'il s'oppose par son action lectromagntique

la cause qui lui a donn naissance. Chacun

des deux conducteurs est donc soumis uneforce F de Laplace (de Lorentz, pour les Anglo-

saxons), de sens oppos son dplacementrelatif par rapport au champ inducteur.

La rgle des trois doigts de la main droite (action

du champ sur un courant, cf. fig. 2 ) permet dedfinir facilement le sens de la force F applique

chaque conducteur.

Le pouce est plac dans le sens du champ de

l'inducteur. L'index indique le sens de la force.

Le majeur est plac dans le sens du courantinduit. La spire est donc soumise un couple qui

provoque sa rotation dans le mme sens que le

champ inducteur, appel champ tournant. La

spire se met donc en rotation et le couple

lectromoteur produit quilibre le couplersistant.

Fig. 1 :Cration dun courant induit dans une spire en

court-circuit.

Fig. 2:La rgle des trois doigts de la main droite pour

trouver la direction de la force.

Champ

Chemin(force)

Courant

Nord

i

D

F

C

y

x

A

B

i

B

Sud

F


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Cration du champ tournant

Trois enroulements, gomtriquement dcals

de 120, sont aliments chacun par une des

phases d'un rseau triphas alternatif(cf. fig. 3 ). Les enroulements sont parcourus

par des courants alternatifs prsentant le mmedcalage lectrique, et qui produisent chacun un

champ magntique alternatif sinusodal. Ce

champ, toujours dirig suivant le mme axe, est

maximal quand le courant dans l'enroulementest maximal.

Le champ gnr par chaque enroulement est la

rsultante de deux champs qui tournent en sensinverse et ayant chacun pour valeur constante lamoiti de la valeur du champ maximal. A uninstant t1 quelconque de la priode (cf. fig. 4 ),les champs produits par chaque enroulementpeuvent tre reprsents comme suit :

v le champ H1 diminue. Les 2 champs qui lecomposent ont tendance s'loigner de l'axeOH1,

v le champ H2 augmente. Les 2 champs qui lecomposent ont tendance se rapprocher del'axe OH2,

Fig. 3:Principe dun moteur asynchrone triphas.

Fig. 4:Champs gnrs par les trois phases.

v le champ H3 augmente. Les 2 champs qui le

composent ont tendance se rapprocher de

l'axe OH3.

Le flux correspondant la phase 3 est ngatif.

Le champ est donc dirig dans le sens oppos

la bobine.En superposant les trois diagrammes, nousconstatons que :

v les trois champs tournant dans le sens inverse

des aiguilles d'une montre sont dcals de 120

et s'annulent,

v les trois champs tournant dans le sens des

aiguilles d'une montre se superposent. Ceschamps s'additionnent pour former le champ

tournant d'amplitude constante 3Hmax/2. C'est

un champ une paire de ples.

Ce champ effectue un tour pendant une priode

du courant d'alimentation. Sa vitesse est fonction

de la frquence du rseau (f), et du nombre depaires de ples (p). Elle est appele vitesse de

synchronisme .

Glissement

Le couple moteur ne peut exister que si un

courant induit circule dans la spire. Ce couple

est dtermin par le courant qui circule dans laspire et qui ne peut exister que s'il existe une

variation de flux dans cette spire. Il faut donc

qu'il y ait une diffrence de vitesse entre la spire

et le champ tournant. C'est la raison pour

laquelle un moteur lectrique fonctionnant

suivant le principe que nous venons de dcrireest appel moteur asynchrone . La diffrence

entre la vitesse de synchronisme (Ns) et celle de

la spire (N) est appele glissement (g) et

s'exprime en % de la vitesse de synchronisme.

g = [(Ns - N) / Ns] x 100

En fonctionnement, la frquence du courant

rotorique sobtient en multipliant la frquence

dalimentation par le glissement. Au dmarrage

la frquence du courant rotorique est doncmaximale.

120

B3 B2

H2H3

Ph2Ph3 Ph1

H1B1

Ph1

H2 max

2

Ph3

Ph2

H2O

H2 max

2

H3 max

2

H3 max

2

H3

O

Ph2

Ph3

Ph1

Ph2

H1 max

2

H1 max

2

Ph1

Ph3

O

H1


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Le glissement en rgime tabli est variablesuivant la charge du moteur et selon le niveaude la tension dalimentation qui lui est appliqu :il est d'autant plus faible que le moteur est peucharg, et il augmente si le moteur est sousaliment.

Vitesse de synchronisme

La vitesse de synchronisme des moteursasynchrones triphass est proportionnelle lafrquence du courant dalimentation etinversement proportionnelle au nombre depaires de ples constituant le stator.

Par exemple :

Ns = 60 f/p

Avec :

v Ns : vitesse de synchronisme en tr/min

v f : frquence en Hz,

v p : nombre de paires de ples.

Pour les frquences industrielles de 50 Hz et60 Hz et une autre frquence (100 Hz), lesvitesses de rotation du champ tournant, ouvitesses de synchronisme, en fonction dunombre de ples, sont donnes dans le tableaude la figure 5 .

Dans la pratique il nest pas toujours possibled'augmenter la vitesse d'un moteur asynchrone

Fig. 5:Vitesses de synchronisme fonction du nombre

de ples et de la frquence du courant.

en l'alimentant sous une frquence suprieure celle pour laquelle il est prvu, mme si latension est adapte. Il convient en effet devrifier si ses conceptions mcanique etlectrique le permettent.A noter que compte tenu du glissement, lesvitesses de rotation en charge des moteursasynchrones sont lgrement infrieures auxvitesses de synchronisme indiques dans letableau.

1.2 Constitution

Un moteur asynchrone triphas cage comportedeux parties principales : un inducteur ou statoret un induit ou rotor.

Le stator

Cest la partie fixe du moteur. Une carcasse enfonte ou en alliage lger renferme une couronnede tles minces (de l'ordre de 0,5 mmd'paisseur) en acier au silicium. Les tles sontisoles entre elles par oxydation ou par un vernisisolant. Le feuilletage du circuit magntiquerduit les pertes par hystrsis et par courantsde Foucault.Les tles sont munies dencoches danslesquelles prennent place les enroulementsstatoriques destins produire le champtournant (trois enroulements dans le cas d'un

moteur triphas). Chaque enroulement est

constitu de plusieurs bobines. Le mode decouplage de ces bobines entre elles dfinit lenombre de paires de ples du moteur, donc lavitesse de rotation.

Le rotor

Cest llment mobile du moteur. Comme lecircuit magntique du stator, il est constitu d'unempilage de tles minces isoles entre elles etformant un cylindre clavet sur l'arbre du moteur.Cet lment, de par sa technologie, permet dedistinguer deux familles de moteurs asynchrones :ceux dont le rotor est dit cage , et ceux dontle rotor bobin est dit bagues .

1.3 Les diffrents types de rotor

Le rotor cage

Plusieurs types de rotor cage existent, ils sonttous conus selon lexemple de la figure 6 .

En citant ces moteurs dans l'ordre du moinsrpandu au plus courant :

c Rotor cage rsistanteLe rotor rsistant existe surtout en simple cage

(voir plus loin la dfinition du moteur simple

cage). La cage est ferme par deux anneauxrsistants (alliage particulier, section rduite,anneaux d'inox ).Ces moteurs prsentent un fort glissement aucouple nominal.Leur couple de dmarrage est lev et lecourant de dmarrage faible (cf. fig. 7 ).En raison des pertes dans le rotor, leur

rendement est faible.

Nombre Vitesse de rotation en tr/min

de ples

50 Hz 60 Hz 100 Hz

2 3000 3600 6000

4 1500 1800 3000

6 1000 1200 2000

8 750 900 150010 600 720 1200

12 500 600 1000

16 375 540 750


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Fig. 6:Eclat dun moteur rotor cage.

Ces moteurs sont en principe utiliss sur desapplications pour lesquelles il est intressant

davoir du glissement afin dadapter la vitesse enfonction du couple, par exemple :

v cas de plusieurs moteurs lis mcaniquementsur lesquels doit tre rpartie la charge, tels que

Fig. 7:Courbes couple/vitesse suivant les types de

rotors cage ( Un).

1. Ces moteurs asynchrones moto-ventils fortglissement sont utiliss en variation de vitesse, leurcourant au calage est voisin de leur courant nominal ; leurcaractristique de couple/vitesse est trs plongeante.Avec une alimentation variable il est possible d'adaptercette caractristique et de rgler le couple moteur en

fonction de la traction souhaite.

train rouleaux dun laminoir, entranement dunportique de levage ;

v fonction enrouleur-drouleur partir demoteurs Alquist (1) prvus cet effet ;

v besoin dun fort couple de dmarrage avec uncourant dappel limit (palans de levage ouconvoyeurs).

Ils permettent la variation de vitesse parmodification de la seule tension, mais cetteapplication tend disparatre au profit desconvertisseurs de frquence. Si tous les moteurssont auto-ventils, certains moteurs avec rotor cage rsistante sont moto-ventils (motorisationdistincte de leur ventilateur).

c Rotor simple cage

Dans des trous ou dans des encoches disposssur le pourtour du rotor ( lextrieur du cylindreconstitu par lempilage de tles) sont placsdes conducteurs relis chaque extrmit parune couronne mtallique et sur lesquels vients'exercer le couple moteur gnr par le champtournant. Pour que le couple soit rgulier, les

N0

C

Rotor simple cage

Rotor double cage

Rotor cage rsistante

Bote de

raccordement

Enroulement

statorique

Roulement

Flasque palier

ct bout d'arbre

Roulement

Rotor cage

Stator

VentilateurCapot de

ventilation

Flasque palier

ct ventilateur


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conducteurs sont lgrement inclins par rapport

l'axe du moteur. Lensemble a laspect dune

cage dcureuil, do le nom de ce type de rotor.

La cage dcureuil est gnralement

entirement moule, (seuls les trs gros

moteurs sont raliss l'aide de conducteursinsrs dans des encoches ). Laluminium est

inject sous pression et les ailettes de

refroidissement, coules lors de la mme

opration, assurent la mise en court-circuit des

conducteurs du stator.

Ces moteurs ont un couple de dmarrage

relativement faible et le courant absorb lors de

la mise sous tension est trs suprieur au

courant nominal (cf. fig. 7 ).

En contre partie ils ont un faible glissement au

couple nominal.

Ces moteurs sont utiliss principalement en forte

puissance pour amliorer le rendement des

installations sur des pompes et ventilateurs. Ilssont galement associs des convertisseurs

de frquence en vitesse variable, les problmes

de couple et de courant de dmarrage sont alors

parfaitement rsolus.

c Rotor double cage

Il comporte deux cages concentriques, lune

extrieure, de faible section et assez rsistante,

Iautre intrieure, de forte section et de

rsistance plus faible.

v Au dbut du dmarrage, les courants

rotoriques tant frquence leve, l'effet de

peau qui en rsulte fait que la totalit du courantrotorique circule la priphrie du rotor et donc

dans une section rduite des conducteurs. Audbut du dmarrage, le courant rotorique tant

de frquence leve, le courant ne circule que

dans la cage extrieure. Le couple produit par la

cage extrieure rsistante est important et

lappel de courant rduit (cf. fig. 7 ).

v En fin de dmarrage, la frquence diminuedans le rotor, le passage du flux travers la

cage intrieure est plus facile. Le moteur se

comporte alors sensiblement comme sil tait

construit avec une seule cage peu rsistante.

En rgime tabli, la vitesse nest que trs

lgrement infrieure celle du moteur simplecage.

c Rotor encoches profondes

C'est la ralisation standard.

Les conducteurs rotoriques sont mouls dans

les encoches du rotor qui sont de forme

trapzodale dont le petit cot du trapze se

situe l'extrieur du rotor.Le fonctionnement est analogue au moteur

double cage : lintensit du courant rotorique

varie en fonction inverse de sa frquence.

Ainsi :

v Au dbut du dmarrage, le couple est lev et

lappel de courant rduit.

v En rgime tabli, la vitesse est sensiblement

celle du moteur simple cage.

Le rotor bobin (rotor bagues)

Dans des encoches pratiques la priphrie

du rotor sont logs des enroulements identiques

ceux du stator (cf. fig. 8 ). Gnralement lerotor est triphas.

Une extrmit de chacun des enroulements est

relie un point commun (couplage toile). Les

extrmits libres peuvent tre raccordes sur un

coupleur centrifuge ou sur trois bagues encuivre, isoles et solidaires du rotor. Sur ces

bagues viennent frotter des balais base de

graphite raccords au dispositif de dmarrage.

En fonction de la valeur des rsistances

insres dans le circuit rotorique, ce type de

moteur peut dvelopper un couple de dmarrage

slevant jusqu 2,5 fois le couple nominal.

Le courant au dmarrage est sensiblement

proportionnel au couple dvelopp sur larbre

moteur.

Cette solution est de plus en plus abandonne

au profit de solutions lectroniques associes

un moteur cage standard. En effet cesdernires permettent de rsoudre des problmes

de maintenance (remplacement des balais

dalimentation du rotor uss, entretien des

rsistances de rglage), de rduire lnergie

dissipe dans ces rsistances et aussi

damliorer de faon importante le rendement delinstallation.


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Fig. 8:Eclat dun moteur rotor bagues.

Bote de

raccordement

Roulement

Balais

Flasque palier

ct bout d'arbre

Roulement

Rotor bobin

encochesStator

Ventilateur

Capot de

ventilation

Flasque palierct bagues

Bagues

Couvercle d'accs

aux balais


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2 Les autres types de moteurs lectriques

2.1 Les moteurs asynchrones monophass

Le moteur asynchrone monophas, bien quemoins utilis dans lindustrie que son homologuetriphas, reprsente nanmoins une partd'applications non ngligeable dans les petitespuissances et dans les applications du btimentqui utilisent le rseau monophas 230 V .A puissance gale, il est plus volumineux qu'unmoteur triphas.Par ailleurs, son rendement et son cosinus sont beaucoup plus faibles que dans le cas dutriphas et ils varient considrablement en

fonction dune part de la puissance, dautre partdu constructeur.Les moteurs monophass jusqu une dizainede kW sont dutilisation courante aux Etats Unis.

Constitution

Le moteur monophas, comme le moteurtriphas, est compos de deux parties : le statoret le rotor.

c Le statorIl comporte un nombre pair de ples et sesbobinages sont raccords sur le rseaudalimentation.

c Le rotor

Il est le plus souvent cage dcureuil.

Principe de fonctionnement

Considrons un stator comprenant deuxenroulements raccords sur le rseaudalimentation L1 et N (cf. fig. 9 ).

Le courant alternatif monophas engendre dansle rotor un champ alternatif simple H qui est lasuperposition de deux champs tournants H1 etH2 de mme valeur et de sens contraires.

A larrt, le stator tant aliment, ces champsprsentent le mme glissement par rapport aurotor et produisent par consquent deux couplesgaux et opposs. Le moteur ne peut dmarrer.Une impulsion mcanique sur le rotor provoqueune ingalit des glissements. Lun des couplesdiminue pendant que lautre augmente. Lecouple rsultant provoque le dmarrage dumoteur dans le sens o il a t lanc.

Afin de rsoudre ce problme de couple lors dela phase de dmarrage, un deuxime bobinage

dcal de 90 est insr dans le stator. Cettephase auxiliaire est alimente par un artifice dedphasage (condensateur ou inductance) ; unefois le dmarrage effectu la phase auxiliairepeut tre supprime.

Nota : Un moteur triphas peut tre galementutilis en monophas, le condensateur dedmarrage est alors insr en srie ou enparallle avec lenroulement non utilis.

Fig. 9:Principe de fonctionnement dun moteur

asynchrone monophas.

2.2. Les moteurs synchrones

Constitution

Le moteur synchrone se compose, comme lemoteur asynchrone, d'un stator et d'un rotor

spars par l'entrefer. Il s'en diffrencie par lefait que le flux dans l'entrefer n'est pas d une

composante du courant statorique : il est crpar des aimants ou par le courant inducteurfourni par une source courant continu

extrieure qui alimente un enroulement placdans le rotor.

c Le stator

Le stator comprend une carcasse et un circuit

magntique gnralement constitus de tles

d'acier au silicium et dun bobinage triphasanalogue celui dun moteur asynchronealiment en courant alternatif triphas pourproduire un champ tournant.

c Le rotorLe rotor porte des aimants ou des bobinesd'excitation parcourues par un courant continuqui crent des ples Nord et Sud intercals. Lerotor, la diffrence des machines asynchronestourne sans glissement la vitesse du champtournant.Il existe donc deux types distincts de moteurssynchrones : les moteurs aimants et les

moteurs rotor bobin.

L1 N

H1 H2

HEnroulement

statorique

Enroulement

statorique

Rotor


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v Pour les premiers, le rotor du moteur estquip d'aimants permanents (cf. fig. 10 ), engnral en terre rare pour obtenir un champlev dans un volume rduit. Le stator comporteles enroulements triphass.

Ces moteurs peuvent accepter des courants desurcharge importants pour raliser desacclrations trs rapides. Ils sont toujoursassocis un variateur de vitesse et cesensembles moto-variateurs sont destins desmarchs spcifiques comme ceux des robots oudes machines-outils pour lesquels un moindrevolume des moteurs, les acclrations et labande passante sont des impratifs.

Fig. 10:Coupe dun moteur aimants permanents.

v Les autres machines synchrones sont rotorbobin, elles sont rversibles et peuventfonctionner en gnrateurs (alternateurs) ou enmoteurs. Pendant longtemps ces machines ontsurtout t utilises en alternateurs. Leur usageen moteur tait pratiquement confin auxapplications o il tait ncessaire d'entraner descharges vitesse fixe en dpit des variationsrelativement importantes de leur couplersistant.

Le dveloppement des convertisseurs defrquence directs (du type cycloconvertisseur)

ou indirects fonctionnant en commutationnaturelle grce l'aptitude des machinessynchrones fournir de la puissance ractive, apermis la ralisation d'entranements lectriques vitesse variable performants, fiables etparticulirement comptitifs par rapport auxsolutions concurrentes lorsque la puissancedpasse le mgawatt.

Bien que lon puisse trouver des moteurssynchrones utiliss industriellement dans lagamme de puissance de 150 kW 5 MW, cestau-del de 5 MW que les entranementslectriques utilisant des moteurs synchrones sesont pratiquement imposs, majoritairement

associs des variateurs de vitesse.

Caractristiques de fonctionnement

Le couple moteur de la machine synchrone estproportionnel la tension ses bornes alors quecelui de la machine asynchrone estproportionnel au carr de cette tension.

Contrairement au moteur asynchrone, il peuttravailler avec un facteur de puissance gal l'unit ou trs voisin de celle-ci.

Le moteur synchrone, par rapport au moteurasynchrone, bnficie donc dun certain nombrede particularits avantageuses en ce quiconcerne son alimentation par le rseau tension et frquence constantes :

v la vitesse du moteur est constante, quelle quesoit la charge ;

v il peut fournir de la puissance ractive etpermettre damliorer le facteur de puissancedune installation,

v il peut supporter sans dcrocher des chutes de

tension relativement importantes (de l'ordre de50 % en raison de ses possibilits desurexcitation).

Toutefois, le moteur synchrone alimentdirectement par le rseau de distributiond'nergie tension et frquence constantesprsente deux inconvnients :

v il a des difficults de dmarrage ; de fait, si lemoteur nest pas associ un variateur devitesse, le dmarrage doit seffectuer vide, soitpar dmarrage direct pour les petits moteurs,soit laide dun moteur de lancement quilentrane une vitesse proche du synchronisme

avant le couplage direct sur le rseau,v il peut dcrocher si le couple rsistant dpasseson couple lectromagntique maximal et, dansce cas, il faut reprendre tout le processus dedmarrage.

Autres types de moteurs synchrones

Pour terminer le tour dhorizon des moteursindustriels citons les moteurs linaires, lesmoteurs asynchrones synchroniss et lesmoteurs pas pas.

c Les moteurs linairesLeur structure est identique celle des moteursrotatifs de type synchrone : ils sont composs

dun stator (plateau) et dun rotor (tige davance)dvelopps en ligne. En gnral le plateau sedplace sur une glissire le long de la tigedavance.

Ce type de moteur saffranchit de toutecinmatique intermdiaire pour la transformationdu mouvement do labsence de jeu et dusuremcanique de cet entranement.

c Les moteurs asynchrones synchronissCe sont des moteurs induction. Lors de laphase de dmarrage, le moteur fonctionne enmode asynchrone et lorsqu'il a atteint unevitesse proche du synchronisme, il passe en

mode synchrone.

11

10

121

2

3

4

5

67

8

9

S S

N

N

Enroulement

statorique

Rotor

aimants

permanents

(4 ples)


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Si sa charge mcanique est importante, il nepeut plus tourner en mode synchrone et repasseen mode asynchrone.

Cette particularit est obtenue par uneconstruction spciale du rotor et en gnral pourdes moteurs de faible puissance.

c Les moteurs pas pasLe moteur pas pas est un moteur qui tourne enfonction des impulsions lectriques alimentantses bobinages. Selon son alimentationlectrique, il peut tre de type :

v unipolaire si ses bobinages sont toujoursaliments dans le mme sens par une tensionunique, d'o le nom d'unipolaire ;

v bipolaire lorsque ses bobinages sont alimentstantt dans un sens, tantt dans l'autre sens. Ilscrent une fois un ple Nord, une fois un pleSud d'o le nom de bipolaire.Les moteurs pas pas peuvent tre rluctance

variable, aimants ou une combinaison desdeux (cf. fig. 11 ).

L'angle de rotation minimal entre deuxmodifications des impulsions lectriquess'appelle un pas. On caractrise un moteur par

le nombre de pas par tour (cest--dire pour360). Les valeurs courantes sont 48, 100 ou200 pas par tour.

La rotation du moteur se fait donc de manirediscontinue. Pour amliorer la rsolution, ce

nombre de pas peut tre augment de manirepurement lectronique (fonctionnement enmicropas).

En faisant varier par chelon le courant(cf. fig. 12 ) dans les bobines, on cre un champrsultant qui glisse d'un pas un autre, ce qui apour rsultat la rduction effective du pas.Les circuits pour micropas multiplient par 500 lenombre de pas dun moteur qui passe ainsi, parexemple, de 200 100 000 pas.

L'lectronique permet de piloter la chronologiede ces impulsions et d'en comptabiliser lenombre. Les moteurs pas pas et leur circuit decommande permettent ainsi la rotation d'un axe

avec beaucoup de prcision en vitesse et enamplitude.

Leur fonctionnement sapparente donc celuidun moteur synchrone quand larbre est enrotation continue, ce qui correspond des

Fig. 11 :Les trois types de moteur pas pas.

45 15 30

Type Bipolaire Unipolaire Bipolaire

aimant rductance hybride

permanent variable

Caractristiques 2 phases, 4 fils 4 phases, 8 fils 2 phases, 4 fils

Nombre pas/tour 8 24 12

Etapes de Fonctionnement

Pas 1

Etat intermdiaire

Pas 2


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Fig. 12:Echelons de courant appliqus aux bobines dun moteur pas pas pour rduire son pas.

limites spcifies de frquence, de couple et

dinertie de la charge entrane (cf. fig. 13 ). Si

ces limites sont dpasses, le moteur dcroche

ce qui se traduit par larrt du moteur.

Un positionnement angulaire prcis est possible

sans boucle de mesure. Ces moteurs depuissance en gnral en dessous du kW, sont,

pour les petits modles aliments en basse

tension. Industriellement, ces moteurs sontutiliss pour des applications de positionnement

telles que rglage de butes pour coupe

Fig. 13:Couple maximal en fonction de la frquence du pas.

longueur, commande de vannes, de dispositifs

optiques ou de mesure, chargement dcharge-

ment de presses ou de machines outils etc.

La simplicit de cette solution la rendparticulirement conomique (pas de boucle de

retour). Les moteurs pas pas aimantsprsentent galement lavantage dun couple

larrt en labsence dalimentation. Par contre, la

position initiale du mobile doit tre connue et

prise en compte par llectronique afin dassurerun pilotage efficace.

Frquence limite de dmarrage

Plage d'acclration

Couple limite de travail

Frquence maximale des pas

Frquence des pas (Hz)

Couple

Couple

d'arrt

Plage de dmarrage

0,860,5

B1 I1B1

tB2

I2B2

t


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2.3 Moteurs courant continu

Les moteurs courant continu excitationspare sont encore quelquefois utiliss pour

l'entranement vitesse variable des machines.

Trs faciles miniaturiser, ils s'imposent dansles trs faibles puissances et les faibles

tensions. Ils se prtent galement fort bien,

jusqu' des puissances importantes (plusieurs

mgawatts), la variation de vitesse avec destechnologies lectroniques simples et peu

onreuses pour des performances leves

(plage de variation couramment exploite de 1

100).

Leurs caractristiques permettent galement unergulation prcise du couple, en moteur ou en

gnrateur. Leur vitesse de rotation nominale,

indpendante de la frquence du rseau, est

aisment adaptable par construction toutes les

applications.

Ils sont en revanche moins robustes que les

moteurs asynchrones et beaucoup plus chers,tant en cot matriel qu'en maintenance, car ils

ncessitent un entretien rgulier du collecteur et

des balais.

Constitution

Un moteur courant continu est compos des

lments suivants :

c L'inducteur ou stator

C'est un lment du circuit magntique immobile

sur lequel un enroulement est bobin afin de

produire un champ magntique. L'lectro-aimantainsi ralis comporte une cavit cylindrique

entre ses ples.

c L'induit ou rotor

C'est un cylindre en tles magntiques isolesentre elles et perpendiculaires l'axe du

cylindre. L'induit est mobile en rotation autour de

son axe et est spar de l'inducteur par un

entrefer. A sa priphrie, des conducteurs sont

rgulirement rpartis.

c Le collecteur et les balais

Le collecteur est solidaire de l'induit.

Les balais sont fixes, ils frottent sur le collecteur

et ainsi alimentent les conducteurs de l'induit.

Principe de fonctionnement

Lorsque l'inducteur est aliment, il cre un

champ magntique (flux dexcitation) dans

l'entrefer, dirig suivant les rayons de l'induit. Ce

champ magntique rentre dans l'induit du

ct du ple Nord de l'inducteur et sort de

l'induit du ct du ple Sud de l'inducteur.

Quand l'induit est aliment, ses conducteurs

situs sous un mme ple inducteur (d'un mme

ct des balais) sont parcourus par des courants

de mme sens et sont donc, d'aprs la loi de

Laplace, soumis une force. Les conducteurssitus sous l'autre ple sont soumis une force

de mme intensit et de sens oppos. Les deuxforces crent un couple qui fait tourner l'induit dumoteur (cf. fig. 14 ).

Lorsque linduit du moteur est aliment sous unetension continue ou redresse U, il produit uneforce contre-lectromotrice E dont la valeur estE = U RI

RI reprsente la chute de tension ohmique dansl'induit.La force contre-lectromotrice E est lie lavitesse et l'excitation par la relation E = k dans laquelle :

v k est une constante propre au moteur,

v, la vitesse angulaire,v, le flux.

Cette relation montre qu' excitation constante la

force contre-lectromotrice E, proportionnelle , est une image de la vitesse.

Le couple est li au flux inducteur et au courantdans l'induit par la relation :

C = k IEn rduisant le flux, le couple diminue.

Deux mthode permettent de faire crotre lavitesse.

c Soit augmenter la force contre-lectromotrice E,donc la tension d'alimentation excitationconstante : c'est le fonctionnement dit coupleconstant ;

c Soit diminuer le flux d'excitation, donc le

courant d'excitation, en maintenant la tensiond'alimentation constante : c'est lefonctionnement dit en rgime dflux ou puissance constante . Ce fonctionnementimpose que le couple soit dcroissant avecl'augmentation de vitesse (cf. fig. 15 ). D'autrepart, pour des rapports levs de dfluxage cefonctionnement ncessite des moteurs

Fig. 14:Production dun couple dans un moteur

courant continu.

F

F

if

if

I

I

NS

Ple inducteur Ple inducteur

Balai

Balai


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spcialement adapts (mcaniquement etlectriquement) pour s'affranchir des problmesde commutation.

Le fonctionnement d'un tel appareil (moteur courant continu) est rversible :

v si la charge soppose au mouvement derotation (charge dite rsistante), lappareil fournitun couple et fonctionne en moteur,

v si la charge est telle quelle tend faire tournerlappareil (charge dite entranante) ou quellesoppose au ralentissement (phase darrt dunecharge prsentant une certaine inertie), lappareilfournit de l'nergie lectrique et fonctionne engnratrice.

Diffrents types de moteurs courantcontinu (cf. fig. 16 )

c A excitation parallle (spare ou shunt)Les bobinages, induit et inducteur, sontconnects en parallle ou aliments par deux

sources de tensions diffrentes pour desquestions dadaptation aux caractristiques de lamachine (ex. : tension dinduit 400 volts ettension dinducteur 180 volts).

L'inversion du sens de rotation s'obtient parl'inversion de l'un ou de l'autre desenroulements, en gnral par inversion de latension d'induit en raison des constantes detemps beaucoup plus rduites. La majorit des

Fig. 15:Courbes couple/vitesse dun moteur excitation spare.

Fig. 16:Schmas des diffrents types de moteurs courant continu.

Couple

Un

;

n

0 Nmax

-Cn

-Cmax

CnI = In

I = Imax

I = -In

I = -Imax

Cmax

Vitesse

Fonctionnement :

couple puissanceconstant constante

b : puissance constantea : couple constant

Couple

U

=

-U

n

U

=

0

U

=

-0,8

Un

U

=

-0,6

Un

U

=

-0,4

Un

U

=

-0,2

Un

U

=

0,2

Un

U

=

0,4

Un

U

=

0,8

Un

U

=

Un

U

=

0,6

Un

Vitesse0 Nn

M

M M

M

Alim 1 Alim

a : Moteur excitation spare

b : Moteur excitation srie

c : Moteur excitation shunt

d : Moteur excitation compose

Alim 2

AlimAlim


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variateurs bidirectionnels pour moteur courantcontinu travaillent de la sorte.

c A excitation srieCe moteur est de construction semblable celledu moteur excitation spare. Le bobinage

inducteur est connect en srie avec lebobinage induit, d'o son appellation.

L'inversion du sens de rotation est obtenueindiffremment par inversion des polarits del'induit ou de l'inducteur. Ce moteur estessentiellement utilis en traction, en particuliersur les chariots aliments par batteriesdaccumulateurs. En traction ferroviaire lesanciennes motrices du TGV utilisaient ce type demoteur, les plus rcentes utilisent des moteursasynchrones.

c A excitation srie parallle (compose ou compound )Cette technologie permet de runir les qualitsdu moteur excitation srie et du moteur excitation parallle.

Ce moteur comporte deux enroulements parple inducteur. L'un est en parallle avec l'induit.Il est parcouru par un faible courant au regard ducourant de travail. L'autre est en srie.

Le moteur est flux additif si les ampres-toursdes deux enroulements ajoutent leurs effets. Ilest flux soustractif dans le cas contraire, maisce mode de montage est trs rarement utilis caril conduit un fonctionnement instable pour lesfortes charges.


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3 Exploitation des moteurs asynchrones

3.1 Moteurs cage

Consquences dune variation de tension

c Effet sur le courant de dmarrageLe courant de dmarrage varie avec la tensiondalimentation. Si celle-ci est plus levependant la phase de dmarrage, le courantabsorb linstant de la mise sous tensionaugmente. Cette augmentation de courant estaggrave par la saturation de la machine.

c Effet sur la vitesseLors des variations de tension, la vitesse de

synchronisme nest pas modifie, mais sur unmoteur en charge, une augmentation de latension entrane une lgre diminution duglissement. Concrtement, cette proprit estinexploitable car en raison de la saturation ducircuit magntique du stator, le courant absorbaugmente fortement et un chauffement anormalde la machine est craindre mme sur unfonctionnement faible charge. En revanche, sila tension dalimentation dcrot le glissementaugmente et, pour fournir le couple le courantabsorb augmente, avec le risqued'chauffement qui en rsulte. D'autre part,comme le couple maximum dcrot comme le

carr de la tension, un dcrochage est possibleen cas de diminution importante de tension.

Consquences d'une variation de frquence

c Effet sur le coupleComme dans toute machine lectrique, le coupledu moteur asynchrone est de la forme

C = K I (K = cfficient constant dpendant de lamachine)

Dans le schma quivalent de la figure 17 , lebobinage L est celui qui produit le flux et Io est lecourant magntisant.

En premire approximation, en ngligeant larsistance devant l'inductance magntisante(c'est--dire pour des frquences de quelquesHertz) le courant Io a pour expression :

Io = U / 2 L fet le flux aura pour expression :

= k IoLe couple de la machine a donc pourexpression :C = K k Io I

Io et I sont les courants nominaux pour lesquelsle moteur est dimensionn.

Pour ne pas dpasser les limites il faut maintenir

Io sa valeur nominale, ce qui ne peut s'obtenirque si le rapport U/f reste constant.

Fig. 17:Schma quivalent dun moteur asynchrone.

Par consquent, il est possible d'obtenir lecouple et les courants nominaux tant que latension d'alimentation U peut tre ajuste enfonction de la frquence.Quand cet ajustement nest plus possible, lafrquence peut toujours tre augmente, mais lecourant Io diminue et le couple utile galement

car il nest pas possible de dpasser de manirecontinue le courant nominal de la machine sansrisque dchauffement.

Pour obtenir un fonctionnement coupleconstant quelle que soit la vitesse il fautmaintenir le ratio U/F constant ce que raliseun convertisseur de frquence.

c Effet sur la vitesseLa vitesse de rotation d'un moteur asynchroneest proportionnelle la frquence de la tensiondalimentation. Cette proprit est souventutilise pour faire fonctionner trs grandevitesse des moteurs spcialement conus, par

exemple avec une alimentation en 400 Hz(rectifieuses, appareils de laboratoire ouchirurgicaux, etc.) Il est aussi possible dobtenirune vitesse variable par rglage de la frquence,par exemple de 6 50 Hz (rouleauxtransporteurs, appareils de levage, etc.).

Rglage de vitesse des moteurs asynchronestriphass(sujet dtaill dans le Cahier Technique n 208)

Pendant longtemps, les possibilits de rglagede la vitesse des moteurs asynchrones ont tdes plus rduites. Les moteurs cage taient laplupart du temps utiliss leur vitesse nominale.

Pratiquement seuls les moteurs couplage deples ou enroulements statoriques spars,

Stator Rotor

Inductancede fuite

Pertes Joule

Inductance Lde flux

magntique

Pertes fer

Puissanceactive

Io


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encore frquemment utiliss de nos jours,permettaient de disposer de plusieurs vitessesfixes.Avec les convertisseurs de frquence, lesmoteurs cage sont aujourd'hui courammentcommands en vitesse variable, et peuvent ainsitre employs dans des applications jusqu'alorsrserves aux moteurs courant continu.

Moteurs couplage de ples

Comme nous lavons vu prcdemment, lavitesse dun moteur cage est fonction de lafrquence du rseau dalimentation et dunombre de paires de ples. Il est donc possibledobtenir un moteur deux ou plusieurs vitessesen crant dans le stator des combinaisons debobinages qui correspondent des nombres deples diffrents.Ce type de moteur ne permet que des rapports

de vitesses de 1 2 (4 et 8 ples, 6 et 12 ples,etc.). Il comporte six bornes (cf. fig. 18 ).

Pour lune des vitesses, le rseau est connectsur les trois bornes correspondantes. Pour laseconde, celles-ci sont relies entre elles, lerseau tant branch sur les trois autres bornes.

Le plus souvent, aussi bien en grande quenpetite vitesse, le dmarrage seffectue parcouplage au rseau sans dispositif particulier(dmarrage direct).

Dans certains cas, si les conditions dexploitationlexigent et si le moteur le permet, le dispositif de

Fig. 18:Diffrents types de couplage Dahlander.

dmarrage ralise automatiquement le passage

en petite vitesse avant denclencher la grande

vitesse ou avant l'arrt.

Suivant les courants absorbs lors des

couplages Petite Vitesse -PV- ou Grande

Vitesse -GV-, la protection peut tre ralise parun mme relais thermique pour les deux

vitesses ou par deux relais (un pour chaque

vitesse).

Gnralement, ces moteurs ont un rendement

peu lev et un facteur de puissance assez

faible.

Moteurs enroulements statoriques spars

Ce type de moteurs, comportant deux

enroulements statoriques lectriquement

indpendants, permet d'obtenir deux vitesses

dans un rapport quelconque. Cependant leurs

caractristiques lectriques sont souventaffectes par le fait que les enroulements PV

doivent supporter les contraintes mcaniques et

lectriques rsultant du fonctionnement du

moteur en GV. Ainsi, de tels moteurs

fonctionnant en PV absorbent parfois un courantplus important qu'en GV.

Il est galement possible de raliser des

moteurs trois ou quatre vitesses en procdant

au couplage des ples sur l'un des enroulements

statoriques ou sur les deux. Cette solution exige

des prises supplmentaires sur les bobinages.

Ph1

2U 2W2V

1U 1W1V

2U 2W2V

1U 1W1V

Ph2 Ph3

Grande vitesseGrande vitesse

Ph1Ph2 Ph3

Petite vitesse

Ph1

2U 2W2V

1U 1W1V

2U 2W2V

1U 1W1V

Ph2 Ph3

Grande vitesse

Ph1 Ph2 Ph3

Petite vitesseGrande vitessePetite vitesse

Couplage Dahlander triangle/toile (pour couple constant)

Couplage Dahlander toile/toile-toile (pour couple quadratique)

Petite vitesse

Ph2

Ph1

2V

2U 2W

1V1W

1U

Ph3 Ph2

Ph1

2U

2W 2V

1U 1W

1V

Ph3

Ph1

2V 2W

2U

1W 1V

1U

Ph3 Ph2

Ph1

2U

2W 2V

1U1W

1V

Ph3 Ph2


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3.2 Moteurs bagues

Utilisation de la rsistance rotorique

La rsistance rotorique pour ce type de moteurpermet de dfinir :

v son couple de dmarrage (cf. chap. 1),v et sa vitesse.

En effet, le raccordement dune rsistancepermanente aux bornes du rotor dun moteur bagues abaisse sa vitesse, et cela dautant plusque la rsistance est de valeur leve. Cest unesolution simple pour faire varier la vitesse.

Rglage de vitesse par glissement

Ces rsistances rotoriques ou de glissement peuvent tre court-circuites en plusieurs cranspour obtenir soit un rglage discontinu de lavitesse, soit lacclration progressive et ledmarrage complet du moteur. Elles doivent

supporter la dure du fonctionnement, surtoutquand elles sont prvues pour faire varier lavitesse. De ce fait, leur volume est parfoisimportant et leur cot lev.

Ce procd extrmement simple est de moinsen moins employ car il prsente deuxinconvnients importants :

v pendant la marche vitesse rduite, unegrande partie de lnergie prise au rseau estdissipe en pure perte dans les rsistances,

v la vitesse obtenue nest pas indpendante dela charge, mais varie avec le couple rsistant

Fig. 19:Courbe vitesse/couple avec rsistance de glissement .

appliqu par la machine sur larbre du moteur

(cf. fig. 19 ). Pour une rsistance donne, le

glissement est proportionnel au couple. Ainsi par

exemple, la baisse de vitesse obtenue par unersistance peut tre de 50 % pleine charge et

25 % seulement demi-charge, alors que lavitesse vide reste pratiquement inchange.

Si un conducteur surveille en permanence la

machine, il peut, en modifiant la demande la

valeur de la rsistance, fixer la vitesse dans une

certaine zone pour les couples relativementimportants, mais tout rglage est pratiquement

impossible pour les faibles couples. En effet, si

pour obtenir un point faible vitesse faible

couple , il insre une trs forte rsistance, la

moindre variation du couple rsistant fait passer

la vitesse de zro prs de 100 %. Lacaractristique est trop instable.

Pour des machines variation particulire du

couple rsistant en fonction de la vitesse, le

rglage peut savrer galement impossible.

Exemple de fonctionnement en glissement. Pour

une machine qui applique au moteur un couplersistant de 0,8 Cn, il peut tre obtenu des

vitesses diffrentes reprsentes par le signe sur le diagramme de la figure 19.

A couple gal, la vitesse diminue lorsque la

rsistance rotorique augmente.

1

0,75

0,50

0,25

0 0,5 1 1,5 20,8 Couple

Vitesse

Zone de

fonctionnement

en glissementZone

d'acclration

Courbe naturelle

du moteur

Courbe avec

rsistance

rotorique faible

Courbe avec

rsistance

rotorique

importante


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3.3 Autres systmes de variation de vitesse

Le variateur de tension

Ce dispositif nest utilis que pour des moteursasynchrones de petite puissance. Il ncessite un

moteur cage rsistante.La variation de vitesse sobtient en augmentantle glissement du moteur conscutif ladiminution de tension.

Son utilisation est assez rpandue dans lessystmes de ventilation, de pompes et decompresseurs, applications pour lesquelles sacaractristique du couple disponible permet unfonctionnement satisfaisant. Les convertisseursde frquence devenant trs comptitifsremplacent progressivement cette solution.

Autres systmes lectromcaniques

Les systmes lectromcaniques de rglage devitesse, cits ci-aprs pour mmoire, sont dunemploi moins frquent depuis la gnralisationdes variateurs de vitesse lectroniques.

c Moteurs alternatifs collecteur (Schrage)Il sagit de moteurs spciaux. La variation devitesse est obtenue en faisant varier, par rapport la ligne neutre, la position des balais sur lecollecteur.

c Variateurs courant de FoucaultIl se compose dune cloche connectedirectement au moteur asynchrone tournant vitesse constante, et dun rotor comportant unbobinage aliment par du courant continu

(cf. fig. 20 ).Le mouvement est transmis larbre de sortiepar couplage lectromagntique. En ajustantlexcitation de ce bobinage, il est possibledajuster le glissement de cet ensemble.Une gnratrice tachymtrique incorporepermet de contrler la vitesse avec une bonneprcision.

Un systme de ventilation permet dvacuer lespertes dues au glissement.

Ce principe a t largement utilis dans desengins de levage et en particulier les grues dechantier. Sa constitution en fait un systme

robuste, sans pices dusure et peut convenirpour des fonctionnements intermittents et pourdes puissances jusqu une centaine de kW.

c Groupe Ward LonardCe dispositif, autrefois trs rpandu, estconstitu dun moteur et dun gnrateur decourant continu lequel alimente un moteur acourant continu (cf. fig. 21 ).

La variation de vitesse sobtient en rglantlexcitation de la gnratrice. Un faible courantde contrle permet de matriser des puissancesde plusieurs centaines de kW dans tous lesquadrants couple vitesse. Ce type de variateur at utilis sur les laminoirs ainsi que sur les

ascenseurs de mines.

Fig. 20:Coupe schmatique dun variateur de vitesse

courant de Foucault.

Cette solution de variation de vitesse tait la plusconomique et la plus performante avantlapparition des semi-conducteurs qui la renduobsolte.

Variateurs de vitesse mcaniques ethydrauliques

Les variateurs mcaniques et hydrauliques sonttoujours utiliss.

En ce qui concerne les variateurs mcaniquesde multiples solutions ont t imagines(poulies / courroies, billes, cnes ). Cesvariateurs ont pour dsavantage de rclamerune maintenance soigne et se prtentdifficilement aux asservissements. Ces

variateurs sont fortement concurrencs par lesconvertisseurs de frquence...

Les variateurs hydrauliques sont toujours trs

rpandus pour des applications particulires.

Fig. 21 :Schma dun groupe Ward Lonard.

Moteur

asynchrone

Gnratrice

tachymtrique

Bobine alimente en CCCloche mtallique

Arbre

de sortie

Rotor

Moteur CCGnratriceMoteur CA

Rseau lectrique


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Ils sont caractriss par des puissancesmassiques considrables et la capacit dedvelopper des couples importants a vitessenulle de manire continue. Dans les applications

industrielles, on les trouvera principalement dansdes applications de servocommande.Nous ne dtaillerons pas ce type de variateursqui n'entre pas dans le cadre de cet ouvrage.


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Le tableau ci-aprs permet de visualiser trsrapidement lensemble des moteurs lectriquesdisponibles, leurs principales caractristiques etleurs domaines demploi.Il faut souligner la place tenue par les moteursasynchrones cage triphass dont le qualificatif

de standard est de nos jours renforc parune parfaite adaptation lemploi conscutive audveloppement des dispositifs lectroniques quiautorisent la variation de vitesse.

4 Conclusion

Type de moteur Asynchrone cage Asynchrone Synchrone Pas pas A courant

triphas monophas bague rotor bobin rotor terres continu

rares

Cot du moteur Faible Faible Elev Elev Elev Faible ElevMoteur tanche Standard Possible Sur demande, Sur demande, Standard Standard Possible

coteux coteux Trs coteux

Dmarrage Ais Ais Dispositif de Impossible Non prvu Non prvu Non prvu

direct sur dmarrage partir de

le rseau particulier quelques kW

Variation de Facile Trs rare Possible Frquent Toujours Toujours Toujours

vitesse

Cot de De plus en Trs Economique Trs Assez Trs Trs

la solution plus conomique conomique conomique conomique conomique

variation de conomique

vitesse

Performance en De plus en Trs faible Moyenne Eleve Trs leve Moyenne Eleve

variation de plus leve leve trs leve

vitesse

Emploi Vitesse En majorit, Vitesse Vitesse Vitesse variable Vitesse Vitesse variable

constante vitesse constante constante variable

ou variable constante ou variable ou variable

Utilisation Universelle Pour les petites En diminution Dans les Machines outils, Positionnement En diminution

industrielle puissances grandes forte dynamique en boucle

puissances en ouverte,

moyenne pour les petites

tension puissances


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Schneider Electric Direction Scientifique et Technique,Service Communication TechniqueF-38050 Grenoble cedex 9

Ralisation : SEDOCEdition : Schneider Electric- 20 - 4

SchneiderE

lectric

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