Moteur asynchrone

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Principe de fonctionnement

On remarque :- Si S = , il n’y aura pas de mouvement (car il n’y a pas de courant de Foucault)- Si S > , le mouvement du barreau est asynchrone par rapport au champ

tournant.- Si on remplace le barreau par un aimant permanent, le mouvement sera

synchrone (S = )

Donc :Barreau en AL/Cu => Moteur asynchroneBarreau aimanté => Moteur synchrone

La variation de l’induction magnétiquesur le barreau entraine l’apparition descourants induits dans celui-ci (courantsde Foucault).D’après la loi de Lenz, le barreau se metà tourner pour rattraper le mouvementde .

Moteur asynchrone

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Moteur asynchrone triphasé

Rotor Bobinage

Stator

- Moteur très utilisé (simple à construire,très fiable, peu d’entretien)

- Stator (partie fixe avec bobinage)

- Rotor (bobiné en cage d’écureuil)

- Les deux circuits magnétiques sontconstitués d’un empilage de fines tôlesmétalliques (évite circulation descourants de Foucault).

Inspiré du cours de M. Alain Charbonnel (Caen)

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Principe de fonctionnementLe principe des moteurs à courants alternatifs repose sur l’utilisation d’un champmagnétique tournant produit par des tensions alternatives

Si plusieurs bobines sont placées à proximité lesunes des autres, le champ magnétique résultantest la somme vectorielle. (dans le cas des 3bobines, elles sont disposées dans le stator à120° les unes des autres)

Les 3 enroulements statoriquescréent donc un champmagnétique tournant, safréquence est nommée fréquencede synchronisme (une boussoleplacée au centre tournerait àcette vitesse de synchronisme).

La circulation d’un courant alternatif dans unebobine créée un champ magnétique B alternatif(même sens et fréquence que le courant) dansl’axe de la bobine (grandeur vectorielle).

Moteur asynchrone

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Rotor en cage d’écureuil

Moteur asynchrone

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Moteur asynchrone

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Bobinages du stator (triphasé)

Isolation des bobines

Connexion des bobines entre elles

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Branchement étoile ou triangle- Branchement étoile : La tension aux bornes de chacune des bobines est de 230V.- Branchement triangle : Chaque bobine est alimentée avec la tension nominale du

réseau de 400V- L’utilisation du couplage étoile est utilisé si un moteur de 230 V doit être relié sur

un réseau de 400 V ou si un moteur doit démarrer à puissance réduite (cas d’une charge à forte inertie mécanique).

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Exemple de plaque signalétique

Moteur asynchrone

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Puissance et rendement

N =fp

NS : Vitesse du champ tournant (tr/s)p : Nombre de paires de pôlesf : fréquence du réseau d’alimentation (Hz)

Pabsorbée (W) : = . . . ( ) avec U tension entre 2 phases

Putile (W) : = . avec rendement du moteur= . avec Cu le couple utile

et la rotation du moteur (rd/s) = ( . )/ Nr vitesse de rotation nominale (tr/min)

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Caractéristique du moteur asynchrone

Le couple (N.m) varie avec la fréquence de rotation (tr/min) du moteur accouplé à la chargeentrainée (supposée fixe).

Les caractéristiques du moteur et de la charge se croisent au point de fonctionnement pourlequel les couples moteur et résistant sont identiques.

De manière générale, le point de fonctionnement en moteur doit être choisi pour N<Ns et doitêtre placé dans la partie verticale de la courbe (au plus près de la vitesse de rotationnominale Nr (aussi appelée Nn)

Zone linéaire de fonctionnement

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Moteur asynchrone

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Moteur asynchrone

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Branchement au réseau EDFLa liaison du moteur au réseau nécessite un certain nombre de dispositifs de sécurité et de commande.

Sectionneur d’isolement avecfusibles permet de déconnecterle moteur du réseau pour desopérations de maintenance parexemple. Il protège le dispositifen aval contre les risques de CCgrâce aux fusibles.

Le contacteur permet d’alimenterle moteur (en commandemanuelle ou automatique avecun automate programmable).

Le relais thermique protège lemoteur contre les surcharges decourant (réglage de l’intensitémaximal admissible). Il permet dedétecter une différence decourants entre les phases en casde coupure de liaison parexemple.

Le transformateurabaisse la tensionsecteur à unevaleur de 24Vpour garantir lasécurité desutilisateurs sur lapartie commande.

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Remarque : Pour modifier le sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé, ilsuffit de permuter deux des trois phases.

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Variateur de vitesse

Le moteur asynchrone est très ancien mais il reste d’actualité. L’électronique permet de fairevarier la fréquence de rotation.

Il faut faire varier la fréquence du courant d’alimentation et donc du champ magnétique.

Les variateurs de vitesse sont en fait des variateurs de fréquence.

Ils permettent :- Variation de vitesse de 5% à 200% de la vitesse nominale- Une conservation du couple quelque soit la vitesse- Des rampes d’accélération et de décélération- Rotation dans les deux sens

Une protection du moteur est intégrée au variateurLa consigne de vitesse est en générale fournie sous formed’une tension de 0 à 10 V par exemple.

Le courant électrique issu du réseau est dans un premier tempsconverti en courant continu, et ensuite reconverti en courantalternatif par un onduleur à une fréquence différente (on peutaussi convertir du monophasé en triphasé si nécessaire).

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

L’onduleur travaille en hacheur, qui va moduler le courant parlargeur d’impulsions, le courant résultant est proche d’unesinusoïde.

Principe de fonctionnement d’un onduler

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