M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 1 LES MOTEURS ASYNCHRONES TR

M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 1 LES MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES I. Constitution Le moteur asynchrone est constitué de deux parties distinctes : le stator et le rotor. L’espace entre le stator et le rotor est appelé entrefer. A. Stator (partie fixe du moteur) Il est constitué de trois enroulements (bobines) parcourus par des courants alternatifs triphasés et possède p paires de pôles. Ils peuvent être couplés en étoile ou en triangle selon la règle suivante : • Si la tension supportée par chaque enroulement est égale à la tension simple du réseau, le stator doit être couplé en étoile. Le schéma de branchement étoile est le suivant. Figure 1 : schéma de branchement étoile • Si la tension supportée par chaque enroulement est égale à la tension composée du réseau, le stator doit être couplé en triangle selon le montage suivant : Figure 2 : schéma de branchement en étoile B. Rotor (partie mobile du moteur) : Le rotor n’est relié à aucune alimentation. Il existe deux types de rotor : le rotor à cage d’écureuil et le rotor bobiné. M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 2 1) Rotor a cage d'écureuil Il porte un ensemble de barres conductrices, très souvent en aluminium, logées dans un empilement de tôles. Les extrémités des barres sont réunies par deux couronnes conductrices. Le rotor en cage d’écureuil présente une résistance très faible : on dit qu’il est court-circuite. Figure 3 : Rotor a cage d'écureuil 2) Rotor bobiné Le rotor comporte des encoches dans lesquelles sont loges des conducteurs formant un enroulement triphasé. Les enroulements sont généralement accessibles par l’intermédiaire de 3 bagues et de 3 balais, permettant ainsi de modifier les caractéristiques de la machine. Figure 4 : Rotor bobiné II. Principe de fonctionnement Si on alimente les 3 enroulements statoriques par un système triphasé des tensions, on obtient un champ magnétique tournant à une vitesse angulaire     . Le champ tournant engendre le rotor à une vitesse angulaire Ω (rd/s).Dans ce cas on dit que le rotor glisse par rapport au champ tournant et on définit le glissement g comme suit :   Ω Ω Ω Avec ns la vitesse de synchronisme :   nS : vitesse de synchrone de rotation du champ tournant en tr/s. M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 3 f : fréquence des courants alternatifs en Hz, et ω ω ω ω = 2.π π π π.f en rad/s p : nombre de paires de pôles. Symbole Deux symboles sont utilisés suivant que le moteur est à cage ou rotor bobiné Moteur asynchrone à cage Moteur asynchrone à rotor bobiné Plaque signalétique La plaque signalétique d’un moteur indique les différentes caractéristiques de ce dernier. Elle se présente comme suit : III. Bilan des puissances M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 4 DEMARRAGE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE BUT : Le moteur asynchrone d’induction possède un fort couple de démarrage, mais il a l’inconvénient d’absorber 4 à 8 fois son intensité nominale au démarrage. Pour réduire cet appel de courant on dispose de différents procédés de démarrage à savoir : le démarrage direct, le démarrage étoile triangle, le démarrage statorique et le démarrage rotorique. Les avantages, les inconvénients et les applications de ces différents types de démarrage sont regroupés dans le tableau suivant. M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 5 M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 6 MOTEURS ASYNCHRONES EXERCICES Exercice 1 Soit un moteur asynchrone triphasé dont la fréquence de rotation est de 2870 tr/mn P=1,8kw IP45 réseau 50Hz a- Quel est le nombre de pôles ? b- Quelle est la fréquence de rotation du champ tournant ? c- Calculer le glissement d- Donner la signification de IP45 e- Quelle est l’intensité nominale absorbée par ce moteur (voir doc. Leroy Somer) f- Calculer le couple disponible en sortie. Exercice 2 Calculer la vitesse de rotation d’un moteur asynchrone 4 pôles, g=5% Exercice 3 On donne Pu = 2,2 kw (puissance utile ou nominale) Cos(ϕ) = 0.89 U = 400V η = 0,82 Calculer In (intensité nominale absorbée) Exercice 4 Sur la plaque signalétique d’un moteur LS90S 4 pôles, on peut lire les informations suivantes : 1,1kw ; 2,7A ; 75% ; 1415tr/mn ; 0,79 Donner la puissance nominale, la fréquence de rotation, le courant nominal, le facteur de puissance et le rendement du moteur LS90S 4 pôles. Exprimer In en fonction de Pu, η, U ,et cos(ϕ) . Retrouver par calcul la valeur de In donnée sur la plaque signalétique. Exercice 5 Calculer le rendement et le couple d’un moteur dont les caractéristiques sont : Pn = 0,37kW Nn = 2820 tr/mn In = 0,95A Cos(ϕ) = 0,83 U = 400 V Exercice 6 Sur la plaque signalétique d’un moteur asynchrone triphasé on peut lire 230/400 V. Sur quel réseau électrique peut -il être branché : a- 130/230 b-220/380 c-230/400 d-400/690 exercice 7 Si on diminue la tension de démarrage d’un moteur asynchrone triphasé : a- on diminue sa vitesse b- on diminue le courant absorbé c- on augmente le courant absorbé d- on réduit le couple proportionnellement a la tension M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 7 Exercice 8 L’une des affirmations suivantes sur le démarrage étoile/triangle est fausse, laquelle ? : a- Il réduit le couple b-il permet de démarrer avec de fortes charges c- il réduit l’intensité de démarrage d- il provoque une coupure pendant le démarrage M. RENAUD D’ALMEIDA_UCAO_INSTALLATION INDUSTRIELLE 8 MOTEURS ASYNCHRONES CORRECTION EXERCICES Exercice 1 Soit un moteur asynchrone triphasé dont la fréquence de rotation est de 2870 tr/mn P=1,8kw IP45 réseau 50Hz a- Quel est le nombre de pôles ? Nb de pôles = 2 (et P=1 = 1 paire de pôles) b- Quelle est la fréquence de rotation du champ tournant ? n = 60*f/p = 60*50/1 = 3000tr/mn (50hz) c- Calculer le glissement g = (n – n’)/n = (3000 – 2870)/3000 = 0,043 = 4,33% d- Donner la signification de IP45 (voir doc. ) 4 :Protégé contre corps solide >1mm 5 :protégé contre jet d’eau dans toutes directions e- Quelle est l’intensité nominale absorbée par ce moteur (voir doc. Leroy Somer) In = 3,6A (pour le LS90L 1,8kw) f- Calculer le couple disponible en sortie. C = P/Ω Ω Ω Ω = 1,8.103 / (2*Π Π Π Π * 2870/60 ) = 6nm Exercice 2 Calculer la vitesse de rotation d’un moteur asynchrone 4 pôles, g=5% 4 pôles => p=2     n=60*f/p = 60*50/2 = 1500 tr/mn (=25Hz fréquence du champ tournant) g= 5% => n’ = n(1 – 0,05) = 1425tr/mn Exercice 3 On donne Pu = 2,2 kw (puissance utile ou nominale) Cos(ϕ) = 0.89 U = 400V η = 0,82 calculer In (intensité nominale absorbée) Pa = Pu/η η η η = UI√ √ √ √3 cos(ϕ ϕ ϕ ϕ) , d’où In = Pu / (η η η η*U*√ √ √ √3*cos(ϕ ϕ ϕ ϕ)) = 2,2.103 /(0,82*400*√ √ √ √3*0,89) = 4,35A Exercice 4 Donner la puissance nominale, la fréquence de rotation, le courant nominal, le cos(ϕ) et le rendement du moteur LS90S 4 pôles (Voir doc Leroy Somer) Exprimer In en fonction de Pu, η, U,et cos(ϕ) . Retrouver par calcul la valeur de In donnée dans la documentation. Pn = 1,1kw 1415tr/mn In=2,7A cos(ϕ ϕ ϕ ϕ) = 0,79 η η η η=75% In = Pu / (η η η η*U*√ √ √ √3*cos(ϕ ϕ ϕ ϕ)) = 2.67A ok Exercice 5 Calculer le rendement et le couple d’un moteur dont les caractéristiques sont : Pn = 0,37kW Nn = 2820 tr/mn In = 0,95A Cos(ϕ) = 0,83 U = 400 V Pabs = UIn*√ √ √ √3*cos(ϕ ϕ ϕ ϕ) = 400*0.95*√ √ √ √3*0.83 = 546W (0,546 kw) rendement : η η η η = Pn/Pa = 0,37/0,546 = 0.67 = 67% Couple : Γ Γ Γ Γ = Pn/Ω Ω Ω Ω = 0,37.103 / (2*Π Π Π Π*2820 /60) = 1,25nm uploads/s3/ cours-moteurs-corrige 1 .pdf

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