Cahier technique n 207 - schneider-electric.com

1 Collection technique .. Cahier technique n 207. Les moteurs lectriques pour mieux les piloter et les prot ger E. Gaucheron Building a New electric World *. Les Cahiers Techniques constituent une collection d'une centaine de titres dit s l'intention des ing nieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, compl mentaire celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies lectrotechniques et lectroniques. Ils permet- tent galement de mieux comprendre les ph nom nes rencontr s dans les installations, les syst mes et les quipements. Chaque Cahier technique traite en profondeur un th me pr cis dans les domaines des r seaux lectriques, protections, contr le-commande et des automatismes industriels.

2 Les derniers ouvrages parus peuvent tre t l charg s sur Internet partir du site schneider electric . Code : Rubrique : Presse Voir la rubrique Pour obtenir un Cahier technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent schneider electric . La collection des Cahiers Techniques s'ins re dans la Collection technique . de schneider electric . Avertissement L'auteur d gage toute responsabilit cons cutive l'utilisation incorrecte des informations et sch mas reproduits dans le pr sent ouvrage, et ne saurait tre tenu responsable ni d' ventuelles erreurs ou omissions, ni de cons quences li es la mise en uvre des informations et sch mas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d'un Cahier technique est autoris e avec la mention obligatoire : Extrait du Cahier technique schneider electric n ( pr ciser).

3 N 207. Les moteurs lectriques pour mieux les piloter et les prot ger Etienne Gaucheron Technicien sup rieur en lectrotechnique, de formation. Apr s un court passage chez Thomson il rejoint l'activit VVD (Variation de Vitesse et D marreur) de T l m canique en 1970 ; puis tant au service apr s vente T l m canique il compl te sa formation aux Arts et M tiers de Paris. Sp cialiste de la commande des moteurs, il participe l' volution de la variation de vitesse vers la commande des moteurs alternatifs. Son exp rience s'enrichit dans les diff rents postes qu'il occupe : plate- formiste syst me puis chef de produits variateurs pour machine-outil, chef de produit variateur pour moteur asynchrone (produits Altivar) et responsable de l' quipe marketing projet de VVD.

4 Actuellement, il est le sp cialiste applications autour de la commande moteur au sein de l' quipe anticipation pour l'activit PCP. (Protection et Commande de Puissance) de schneider electric . CT 207 dition juin 2004. Cahier technique schneider electric n 207 / Les moteurs lectriques pour mieux les piloter et les prot ger Les moteurs lectriques sont de nos jours, l'exception des dispositifs d' clairage, les r cepteurs les plus nombreux dans les industries et les installations tertiaires. Leur fonction, de convertir l' nergie lectrique en nergie m canique, leur donne une importance conomique toute particuli re qui fait qu'aucun concepteur d'installation ou de machine, aucun installateur et aucun exploitant ne peut les ignorer.

5 Parmi tous les types de moteurs existants, les moteurs asynchrones triphas s notamment les moteurs cage sont les plus utilis s dans l'industrie et au-del d'une certaine puissance dans les applications du b timent tertiaire. De plus, bien que leur commande par des quipements contacteurs soit parfaitement adapt e pour un grand nombre d'applications, l'emploi de mat riels lectroniques en constante progression largit leur champ d'application. C'est le cas pour contr ler le d marrage et l'arr t avec les d marreurs-ralentisseurs progressifs, comme lorsqu'un r glage pr cis de la vitesse est galement n cessaire avec les variateurs-r gulateurs de vitesse. Toutefois, les moteurs asynchrones bagues sont utilis s pour certaines applications de forte puissance dans l'industrie et les moteurs asynchrones monophas s restent adapt s pour des applications de puissances limit es plut t pour les applications du b timent.

6 L'utilisation des moteurs synchrones dits sans balais ou aimants permanents associ s des convertisseurs se g n ralise dans les applications n cessitant de fortes performances, notamment en couple dynamique (au d marrage ou aux changements de r gime), et en pr cision et plage de vitesse. Ce Cahier technique , apr s une pr sentation des divers types de moteurs lectriques et de leur principe de fonctionnement, d taille plus particuli rement la technique et les particularit s d'emploi des moteurs asynchrones, notamment les principaux dispositifs de d marrage, le r glage de vitesse et le freinage qui leur sont associ s. Il est une base de connaissance minimale pour bien comprendre toute la probl matique que repr sente le pilotage et la protection des moteurs.

7 Ce Cahier technique aborde bri vement la variation de vitesse des moteurs lectriques. Ce sujet est trait sp cifiquement dans le Cahier technique CT 208 D marreurs et variateurs de vitesse lectroniques . La protection des moteurs fait l'objet d'un Cahier technique en cours de r daction. Sommaire 1 Les moteurs asynchrones triphas s Principe de fonctionnement p. 4. Constitution p. 6. Les diff rents types de rotor p. 6. 2 Les autres types de moteurs lectriques Les moteurs asynchrones monophas s p. 10. Les moteurs synchrones p. 10. Moteurs courant continu p. 14. 3 Exploitation des moteurs asynchrones Moteurs cage p. 17. Moteurs bagues p. 19. Autres syst mes de variation de vitesse p. 20.

8 4 Conclusion p. 22. Cahier technique schneider electric n 207 / 1 Les moteurs asynchrones triphas s Ce chapitre est consacr la pr sentation des La pr sentation des autres types de moteurs fait moteurs asynchrones triphas s, moteurs les l'objet du chapitre 2. plus utilis s pour l'entra nement des machines. La description et la comparaison des principaux Ces moteurs s'imposent en effet dans un grand dispositifs de d marrage, r glage de vitesse et nombre d'applications en raison des avantages freinage qui leur sont associ s font l'objet du qu'ils pr sentent : normalis s, ils sont robustes, chapitre 3. simples d'entretien, faciles mettre en uvre et de faible co t. Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone repose sur la cr ation d'un courant induit dans un conducteur lorsque celui-ci coupe les lignes de force d'un champ magn tique, d'o.

9 Le nom de moteur induction . L'action Champ combin e de ce courant induit et du champ magn tique cr e une force motrice sur le rotor du moteur. Supposons une spire ABCD en court-circuit, situ e dans un champ magn tique B, et mobile Chemin (force). autour d'un axe xy (cf. fig. 1 ). Si, par exemple, nous faisons tourner le champ magn tique dans le sens des aiguilles d'une montre, la spire est soumise un flux variable et devient le si ge d'une force lectromotrice induite qui donne naissance un courant induit i Courant (loi de Faraday). Fig. 2 : La r gle des trois doigts de la main droite pour trouver la direction de la force. A. x D'apr s la loi de Lenz, le sens du courant est tel qu'il s'oppose par son action lectromagn tique Sud la cause qui lui a donn naissance.

10 Chacun D B des deux conducteurs est donc soumis une force F de Laplace (de Lorentz, pour les Anglo- saxons), de sens oppos son d placement relatif par rapport au champ inducteur. i i La r gle des trois doigts de la main droite (action Nord du champ sur un courant, cf. fig. 2 ) permet de B d finir facilement le sens de la force F appliqu e F. chaque conducteur. Le pouce est plac dans le sens du champ de F y l'inducteur. L'index indique le sens de la force. Le majeur est plac dans le sens du courant induit. La spire est donc soumise un couple qui C provoque sa rotation dans le m me sens que le champ inducteur, appel champ tournant. La Fig. 1 : Cr ation d'un courant induit dans une spire en spire se met donc en rotation et le couple court-circuit.