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MACHINE ALTERNATIVE:LE MOTEUR ASYNCHRONE Eclipse à Chéraute 1. PRINCIPE DES MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES: C'est toujours l'interaction entre le champ magnétique ROTOR et le champ magnétique STATOR, qui produit le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE qui fait TOURNER LE ROTOR . Le vecteur champ ROTOR B R tend toujours à s'aligner avec le champ STATOR B S de façon à annuler le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE . Le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE Tem(N.m) = a . B R . B S 1.1. MOTEUR PAS À PAS (principe): On fait tourner PAS À PAS B S ,en alimentant successivement des bobines (2 ou plus) . B R TOURNE pour suivre et S'ALIGNER avec B S VIDÉO : http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=klhthbri22A Ex 1: PLACER les pôles N et S sur la bobine et le rotor Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule 06/05/11-MAS~et3~.odt-Djl-Page: 1 / 10

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1. PRINCIPE DES MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES:

C'est toujours l'interaction entre le champ magnétique ROTOR et le champ magnétique STATOR, qui produit le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE qui fait TOURNER LE ROTOR .

Le vecteur champ ROTOR BR tend toujours à s'aligner avec le champ STATOR BS de façon à annuler le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE .

Le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE Tem(N.m) = a . BR . BS

1.1. MOTEUR PAS À PAS (principe):

On fait tourner PAS À PAS BS ,en alimentant successivement des bobines (2 ou plus) . BR TOURNE pour suivre et S'ALIGNER avec BS

VIDÉO : http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=klhthbri22A

Ex 1: PLACER les pôles N et S sur la bobine et le rotor

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Ex 2: TRACER les OSCILLOGRAMMES DES COURANTS dans les bobines du stator pour faire tourner, DANS LE SENS TRIGONOMÉTRIQUE, le moteur pas à pas BIPOLAIRE à aimants permanents.

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1.2. MOTEURS À COURANT CONTINU(PRINCIPE) :

Le vecteur champ magnétique STATOR BS est fixe . On fait varier vecteur champ magnétique ROTOR BR par commutation Balais/collecteur.

Le courant et donc le champ magnétique est alternatif dans les bobines du rotor.

Champ Magnétique créé par le courant de décharge de la bobine (AC) en court-circuit

1.3. LES MOTEURS ALTERNATIFS SYNCHRONE ET ASYNCHRONE(principe):

Le vecteur champ magnétique STATOR BS est tournant car alimenté par de(s) tension(s) alternatives .Le vecteur champ ROTOR BR tourne pour suivre le champ STATOR BS .

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2. LE MOTEUR ASYNCHRONE

2.1. CRÉATION DU CHAMP TOURNANT DES MOTEURS ALTERNATIFS TRIPHASÉS.

http://fisik.free.fr/ressources/LeMoteurSynchrone.swf

Le champ magnétique STATOR BS (NOIR) résultant de la somme des champs des 3 bobines tourne dans le sens HORAIRE. Le rotor aimanté va donc suivre cette rotation.

La disposition de ces bobines est encombrante et on les remplacent, dans les moteurs modernes par des bobinages équivalent, plus performants et moins volumineux.

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RÉALISATION DES ENROULEMENTS DANS LES MOTEURS MODERNES

ENTREFER

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CÂBLAGE EN ÉTOILE OU EN TRIANGLE D'UN MOTEUR TRIPHASÉ1. Dessiner les enroulements en étoile(à G) puis en triangle (à D)

2. Tracer le câblage à réaliser sur la platine de câblage du moteur ci-dessous:En étoile(à G) puis en triangle (à D).

3. Réaliser les câblages étoiles puis triangle sur le moteur asynchrone triphasé 300W du laboratoire avec toutes les précautions de sécurité électriques apprises précédemment:

ON FERA BIEN ATTENTION À LIRE SUR LA PLAQUE SIGNALÉTIQUE LES VALEURS NOMINALES OU LIMITATIONS EN COURANT OU EN TENSION SIGNALÉS PAR LE CONSTRUCTEUR .

CES VALEURS NOMINALES SONT DIFFÉRENTES SUIVANT LE CÂBLAGE TRIANGLE OU ÉTOILE.LA TENSION APPLIQUÉES AUX ENROULEMENTS EN ÉTOILES EST LA TENSION SIMPLE ENTRE PHASE ET NEUTRE , SOIT 230V

PAR CONTRE EN TRIANGLE LES ENROULEMENT SUBISSENT UNE TENSION 3 FOIS PLUS FORTE , SOIT 400V . !!!!

LE COURANT Y SERAIT DE MÊME 3 FOIS PLUS FORT ET PROVOQUERAIT UN ÉCHAUFFEMENT DANGEREUX. !!!!ON VEILLERA DONC À CE QUE LE COURANT NOMINAL DANS LES ENROULEMENTS SOIT REPECTÉ EN TRIANGLE ET EN ÉTOILE. SI BESOIN EN DIMINUANT LA TENSION !!!

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2.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR ASYNCHRONE

2.2.1.CONSTITUTION

STATOR(INDUCTEUR) : Bobinage monophasé ou triphasé alimenté en courant et possédant p paires de pôles .

Les courants alternatifs dans le stator créent un champ magnétique BS tournant à la pulsation desynchronisme :

ROTOR(INDUIT): CONDUCTEURS EN COURT-CIRCUIT siège de COURANTS INDUITS par le mouvement relatif entre BR et BS .

Le rotor tourne donc plus lentement que BS . On dit que le rotor GLISSE .

Le rotor et BS ne tournent pas à la même vitesse. On dit qu'ils sont ASYNCHRONES.

ROTOR DIT À « CAGE D'ÉCUREUIL »

Il n'est pas alimenté en courant contrairement aux machines synchrones à excitation.

2.2.2. GLISSEMENT :

EXERCICE :

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Au voisinage du point de fonctionnement nominal(zone linéaire), le couple utile Tu est proportionnel au glissement.

T u=k.g k est une constante de proportionnalité (coefficient directeur) en N.m. g glissement sans unité .

Le glissement g augmente légèrement avec la charge mécanique nominale puis franchement au delà d'un seuil de décrochage .

A vide, le courant est non négligeable, mais la puissance absorbée est surtout réactive (Q) ; le couple et le courant de démarrage sont importants ; l’intensité du courant absorbée augmente avec le glissement ; la machine asynchrone peut démarrer en charge.

C.DIVOUX_99

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P jS=32

R . I ² quel que soit le couplage (étoile ou triangle) avec R : résistance entre deux bornes du

stator.

P fS Elles ne dépendent que de la tension U et de la fréquence f et sont donc constantes si le moteur est couplé au réseau.

P t r=P a − Pjs− P fs C’est la puissance que reçoit le rotor.

MOMENT DU COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE : T e m N .m=P t rS

P M=Tem.Ω=Tem .S 1−g =P t r 1−g Cette puissance comprend la puissance utile et les pertes mécaniques.

P jRP fR=P t r−P M=g.P t r Les pertes fer rotor étant faibles (g faible) , P jR≈g.P t r

pm=P u− P M pertes mécaniques

La vitesse de rotation variant peu en marche normale, ces pertes sont pratiquement constantes.

PERTES « COLLECTIVES » : pC

pC=p fSpm ; On définit le couple de perte : T p=pC

S

Le couple de perte est une grandeur constante quelle que soit la vitesse et la charge de la machine

P U=P M−p m=T u. ; Rendement =P uP a

Essai à vide : Pu = 0 ; g= 0 (donc pertes rotor nulles) , Pao=P jSP fSp m≈pC pertes joules faibles.

L'ESSAI À VIDE donne les pertes collectives.

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