LE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASÉ

1 LE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHAS I G n ralit s : Le MOTEUR ASYNCHRONE triphas est constitu d'un stator (inducteur) et d'un rotor (induit). Le stator :Le stator est compos de 3p bobines aliment es par un syst me de tension triphas es de fr quence f. Ces 3p bobines cr ent un champ magn tique tournant la pulsation de synchronisme Squi se r partitsinuso dalement dans l'entrefer (espace entre le rotor et le stator) de la machine. Sest donn e par la relation : S= pavec =2 f en [rad/s]p: nbre de paires de p les S: vitesse angulaire en [rad/s]La vitesse de rotation synchrone nS du champ magn tique tournant est :nS=fp avec f en [Hz]p: nbre de paires de p lesnS : en [tr/s]et nS= S2 Si la fr quence f = 50 Hz, les vitesses synchrones possibles sont :pnS [tr/s]nS [tr/min]15030002251500316,671000412, Le rotor :Le rotor du MOTEUR ASYNCHRONE triphas peut- tre cage d' cureuil ou bobin.

2 Le rotor ne poss deaucune liaison lectrique avec le stator. Le rotor constitue un circuit lectrique ferm o se cr e des courantsinduits qui entra nent le mise en rotation du rotor. Le rotor tourne la vitesse de rotation n qui est inf rieure lavitesse dit que le rotor glisse par rapport au champ magn tique tournant; on parle alors de glissement quid pend de la d finit le glissement par g=nS nnS= S S(sans unit ou en %). Symbole : MOTEUR cage d' cureuil: MOTEUR rotor bobin MOTEUR ASYNCHRONE triphas Page 1/6M3~123M3~123II Plaque signal tique et couplage d'un MOTEUR ASYNCHRONE triphas La plaque signal tique :Ces indications correspondent aux grandeurs nominales du puissance indiqu e repr sente la puissante m canique utile vitesse de rotation est n = 1420 tr/min.

3 La vitesse synchrone nS est la vitesse imm diatement sup rieure(voir tableau page pr c dente) soit nS = 1500 retrouve p = 2 soit 4 p les magn tiques. Couplage du stator :Sur la plaque signal tique, la tension la plus faible repr sente la tension nominale aux bornes d'unenroulement du stator. Le couplage du MOTEUR d pend du r seau triphas dont on le r seau triphas V / U (V : tension simple ; U tension compos e) , ce MOTEUR sera coupl : en toile (Y) si la tension aux bornes d'un enroulement correspond la tension V. en triangle (D ou ) si la tension aux bornes d'un enroulement correspond la tension notre exemple, sur le r seau 130 V / 230 V : le stator sera coupl en le r seau 230 V / 400 V : le stator sera coupl en intensit s 16,3 A / 9,4 A correspondent l'intensit I en ligne suivant le couplage le stator est coupl en triangle, chaque enroulement est travers par l'intensit J=I 3 =16,3 3 =9,4 ASi le stator est coupl en toile, chaque enroulement est travers par l'intensit en ligne I=9,4 AIII Fonctionnement du MOTEUR Fonctionnement vide.

4 Lorsque le MOTEUR fonctionne vide (pas de charge coupl e au MOTEUR ), sa vitesse de rotation n0 estproche de la vitesse de synchronisme nS. On consid re que g=0 et n0 =nSLe facteur de puissance vide ( cos 0 0,2) est faible mais pas l'intensit vide I0. Ce courant sert cr er le champ magn tique tournant, on parle alors de courant de magn Fonctionnement en charge MOTEUR ASYNCHRONE triphas Page 2/64 p les ; 4,4 kW230V / 400 V ; 16,3 A / 9,4 A50 Hz ; 1420 tr/min ; cos = 0,85TU [ ]n [tr/min]nSTDA vide :n = nSFonctionnement nominale.(TN , nN)La caract ristique estassimil e une voisinage du point de fonctionnement, onassimile la caract ristique TU(n) une droitetelle que : TU= coefficients a et b se trouvent en utilisantdeux points de la caract ristique.

5 Le premier est le fonctionnement videTU=0 n=nSLe deuxi me est le fonctionnement nominaleTU=TNn=nNpar montra aussi que dans la partie lin aire, le moment du couple utile est proportionnel au glissement gavec TU : moment du couple en [ ]g : glissementk : coefficient de proportionnalit en [ ] D marrage du MOTEUR :Lors du d marrage d'un MOTEUR ASYNCHRONE triphas , le courant de d marrage est tr s important ( 4 8fois l'intensit nominale). Pour ne pas d t riorer le MOTEUR , on r duit le courant de d marrage en effectuant :une tension r duite puis sous tension nominale : d marrage toile tension r duite puis progressivement la tension nominale : utilisation d'un les MOTEUR rotor bobin , on peut ajouter des r sistance en s rie avec le rotor pour diminuer les intensit sdes courants rotoriques ou encore utiliser un Bilan des puissances Puissance absorb e PA:Le MOTEUR re oit le puissance lectrique PA=U I 3 cos quelque-soit le couplage.

6 Cettepuissance est transmise au stator de la machine qui est le si ge de deux types de Pertes par effet Joule au stator PJS:Les deux types de pertes au stator sont :Les pertes par effet Joule PJS : Si on appelle r la r sistance d'un enroulement et I l'intensit en ligne,si le MOTEUR est coupl en toile, PJS=3 r I2si le MOTEUR est coupl en triangle, PJS=r I2Si on appelle R, la r sistance mesur e entre deux bornes du stator, quelque soit le couplage du stator, lespertes par effet Joules sont : PJS=3 2R Les pertes fer au stator PFS :Ces pertes ne d pendes que de la tension U et de la fr quence f, elles sont consid r es comme constantessi le MOTEUR est branch sur le r seau triphas.

7 Transmise au rotor PTR :La puissance transmise au rotor est : PTR=PA PJS PFSC ette puissance PTR cr e le couple lectromagn tique TEM=PTR Savec PTR : en [W] S : en [rad/s]TEM : en [ ]. Cette puissance est transmise du stator au rotor. Le rotor est lui aussi soumis au couple TEM mais tourne la vitesse . Pertes par effet Joule PJR et pertes fer PFS au rotor :Les pertes fer au rotor sont souvent n gligeables : PFS montre alors que les pertes par effet Joule au rotor sont PJR=g PTR. On ne peux que calculer ces pertes, elles ne sont pas mesurables car le rotor est court-circuit.

8 MOTEUR ASYNCHRONE triphas Page 3 Puissance disponible au rotor PR :PR=TEM et TEM=PTR S d'o PR=PTR Ssoit PR= 1 g PTRLe rotor tant constitu de conducteurs qui poss dent une r sistance, ils sont le si ge de pertes par effetJoule ainsi que de pertes magn Pertes m canique PM et puissance utile rotor est fix l'arbre du MOTEUR par l'interm diaire de roulements, il y donc des pertes m caniquePM et PU=PR Rendement du MOTEUR ASYNCHRONE : Le rendement du MOTEUR ASYNCHRONE est : = Pertes collectives PC : Lors d'un essai vide, le MOTEUR absorbe la puissance PA0=U I0 3 cos 0 =PJS PFS PJR PFR PM , a vide : g 0 PJR=0PU=0et PFR 0 PJR=3 2 2Le bilan des puissances vide s' crit : PA0=3 2 R I0 2 PFS appelle pertes collectives PC=PFS PMet on d finit le couple de perte TP=PC.

9 Ce couple de perte est consid r comme constante quelque soit la vitesse et la charge du de l'essai vide, les pertes par effet Joule au stator PJR=3 2 2sont n MOTEUR ASYNCHRONE triphas Page 4/6PA=UI 3 cos PJS=3 2 PJS PFSPTR=TEM SPJR=g. PTRPFR 0PR= 1 g .PTRPR=TEM PU=TU PMV Point de fonctionnement :Les caract ristiques des quelques charges :Machine puissance constante ( compresseur , essoreuse ) : TR= couple constant ( levage, pompe) : TR=kMachine couple proportionnel la vitesse (pompe) : TR=k couple proportionnel au carr de la vitesse (ventilateur) TR=k n2VI R glage de la vitesse d'un MOTEUR ASYNCHRONE :La vitesse de synchronisme nS d pend de la fr quence f des courants statoriques.

10 Pour faire varier lavitesse du MOTEUR , il faut faire varier la fr quence des courants arrive modifier la fr quence f des courants statoriques en utilisant un onduleur triphas ou ungradateur triphas .Souvent, on fait varier la vitesse en maintenant le rapport Vfconstant de mani re garder le momentdu couple utile constant (V : tension aux bornes d'un enroulement du stator, f: fr quence de la tensiond'alimentation). MOTEUR ASYNCHRONE triphas Page 5/6 Caract ristique de la charge TRCaract ristique du MOTEUR TUPoint de FonctionnementTnT [ ]n [tr/min]Les coordonn es du point de fonctionnementse d termine soir par une m thode graphie ouune m thode la m thode analytique :La charge pour couple r sistant TR= MOTEUR pour couple utile :TU=a n bLes coordonn es du point de fonctionnementsont trouv s en r solvant TU= [ ]n [tr/min]n1n2n3 TUVII Exercice d'application :Un MOTEUR ASYNCHRONE triphas h xapolaire est aliment par un r seau triphas 230 V / 400 V.