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’EcureuilRotor 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 caractéristiquesdu 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

AlimentationL1 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 plaqueà 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 enroulementsPosition des barrettes sur la plaque à bornes

A utiliser lorsque la tension réseau =

la tension de fonctionnement la plus haute

L1

L2 L3U

u1

u2

w2w1v1

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 relevéLes 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 alternatifsérie - hauteur d’axefréquence réseau

tension réseauvitesse de rotation

puissance nominalefacteur de puissance

indice de protection

2. Un réseau 3*400 V – 50 Hz alimente un moteur. Sur saplaque 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 v2u2

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 v2u2

u1 v1 w1

w2 v2u2

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

6,46I = Pa / √3.U.cosφ I = 3700 / √3.690.0,83I = 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 v2u2

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 v2u2

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 0Type aM 160 A

DF2 GA1161

Sectionneur

Contacteur

Relais thermique

Fusible sectionneur