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Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 _______________________

Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 1 L.P. La Chauvinière MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES I- CONSTITUTION : I.1- Présentation La machine se compose de deux pièces principales : • Le stator est relié au réseau ou à un variateur de vitesse. Il est composé de trois enroulements décalés dans l’espace de 120°. • Le rotor est constitué de conducteurs en court- circuit qui sont parcourus par des courants induits par le champ magnétique créé par les courants statoriques. Cette machine peut, selon sa construction, être reliée à un réseau monophasé ou triphasé. La machine asynchrone est la machine électrique la plus utilisée dans le domaine des puissances supérieures à quelques kilowatts car elle offre alors le meilleur rapport qualité prix. Surtout depuis l'apparition dans les années 1970 de variateurs permettant de faire varier la fréquence de rotation du moteur dans une large gamme. Bien que réversible, la machine asynchrone est principalement (mais pas exclusivement) utilisée en moteur. I.2- Structure complète Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 2 L.P. La Chauvinière I.3- LA PLAQUE A BORNES Les trois enroulements des moteurs asynchrones standards sont reliés à une plaque à bornes comportant 6 bornes repérés U1,V1,W1 et U2,V2,W2. Ces moteurs peuvent être alimentés par des réseaux de tensions différentes suivant le couplage des enroulements : étoile (Y) ou triangle (∆). I.4- LA PLAQUE SIGNALETIQUE Définition des symboles des plaques signalétiques : U1 V1 W1 U2 V2 W2 Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 3 L.P. La Chauvinière II- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT : II.1- Système de tension triphasé : L’énergie électrique est fournie par une ligne à quatre fils composée de 3 fils de phase (ou de ligne) et d'un fil de neutre. Nous disposons donc d’un………………………………………………………………….. : C’est un système de trois tensions sinusoïdales de même fréquence et généralement de même amplitude qui sont déphasées entre elles de …………………………………………………………………….…. On appelle………………………….………………les tensions mesurées entre le neutre et un fil de phase (V1,V2,ou V3) telles que : v1(t) = Veff . √2 . sin (ωt) v2 (t) = Veff . √2 . sin (ωt - 2π /3) v3 (t) = Veff . √2 . sin (ωt - 4π /3) On nomme………………………….………………les tensions mesurées entre deux fils de phase. Ces tensions sont obtenues par différence entre deux tensions simples: U12 =….………… U23 =….………… U31 =….………… Représentation sinusoïdale : Représentation vectorielle : (dite représentation de Fresnel) Phase 1 Phase 2 Phase 3 Neutre Chaque tension est donc déphasée de 120° (ou 2π/3 radians) par rapport à la précédente et a la même valeur efficace. En prenant V1 comme référence nous pouvons construire la représentation vectorielle du système de tensions. Les vecteurs tournent, a la vitesse ω=2π.f, dans le repère. Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 4 L.P. La Chauvinière II.2- Champs tournants statoriques: Le stator du moteur triphasé peut être assimilé à trois bobines décalées dans l’espace de 120° (on dit aussi déphasées de 120°). Si on applique une tension alternative sur une bobine, elle est alors parcourue par un courant alternatif, ce qui donne naissance à un champ magnétique variable dont la valeur est donnée par la relation : Si on applique un système de tension triphasé aux trois bobines du stator, un champ se crée dans chaque bobine en fonction de la valeur de la tension qui lui est appliquée. Il y a donc en permanence trois champs qui forment un champ résultant tournant comme le montre le schéma ci-dessous : II.3- Principe de fonctionnement: A la mise sous tension, le stator triphasé crée un champ tournant d’excitation (voir paragraphe précédent). Sous l’action de ce champ tournant, des f.e.m. (des tensions) sont induites dans les conducteurs rotoriques immobiles. La valeur moyenne de ces tensions est donnée par la loi de Faraday : Ces conducteurs soumis à des tensions sont donc parcourus par des courants induits. Ces conducteurs parcourus par un courant et traversant un champ magnétique B sont soumis à une force appelée force de Laplace qui met en mouvement le rotor (comme le montre le schéma ci-dessous). On parle alors de ……………………………………….. La valeur de cette force est donnée par la relation : Avec B le champ magnétique en Tesla (T) l l l l la longueur de la bobine en mètres I I I I l’intensité du courant en ampères F la force motrice en Newton avec μ0 la perméabilité magnétique absolue (4π.10-7) N le nombre de spires ; I l’intensité du courant en ampères l longueur de la bobine (en mètres) ; B champ magnétique en Tesla (T) Avec E la f.e.m. en Volts ΔΦ la variation de flux en Wébers (Φ=B.S) Δt la variation de temps en secondes Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 5 L.P. La Chauvinière Comme montré sur le schéma, le champs tournant, à un instant donné, est orienté vers le haut. En considérant deux conducteurs diamétralement opposés, on constate que les courants induits dans ces deux conducteurs sont en sens inverse et, associés au champ magnétique, créent des forces motrices en sens inverse. Le rotor étant libre de tourner sur l'axe X-Y, les deux forces s'associent pour imprimer aux deux conducteurs un couple permettant la rotation de la cage d'écureuil. Le rotor va se mettre à tourner jusqu’à une vitesse légèrement inférieure à celle du champ tournant statorique. Remarque : En effet, si la vitesse du rotor devenait égale à la vitesse du champ tournant d’excitation, les conducteurs rotoriques ne verraient plus de variation de flux. Dans de telles conditions, les f.e.m. ne seraient plus induites, il n’y aurait plus de courants induits. Il n’y aurait plus de force motrice, donc plus de couple et le moteur ne pourrait pas tourner. II.4- Relations fondamentales: II.4.a- Vitesse de synchronisme : La vitesse de synchronisme correspond à la fréquence de rotation du champ tournant statorique. Elle est fonction de la fréquence des tensions du réseau et du nombre de paires de pôles par phase des enroulement statorique. Elle a pour expression : ns= f avec ns la vitesse de synchronisme en tours par seconde p f la fréquence des tensions du réseau en Hertz (Hz) p le nombre de paires de pôles II.4.b- Vitesse de rotation du rotor et glissement : La vitesse de rotation du rotor …………. est toujours inférieure à la vitesse de synchronisme ………... La différence entre la vitesse de rotation du rotor et la vitesse de synchronisme est appelée le glissement, noté ……...., et il a pour expression : g = ns-n = Ωs-Ω avec ns la vitesse de synchronisme en tours par seconde ns Ωs n la vitesse de rotation du rotor en tours par seconde Ωs la fréquence de synchronisme en radians par seconde Ω la fréquence de rotation en radians par seconde Courant (Intensité=Index) Champ magnétique (Magnétique=Majeur) Force (Pouce) Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 6 L.P. La Chauvinière III- CARACTERISTIQUES : III.1- Couplage des enroulements d’une machine asynchrone Les moteurs asynchrones ont la possibilité de fonctionner sous différents réseaux de tensions (132/230V ; 230/400V ; 400/690V) en utilisant un couplage étoile ou un couplage triangle. On choisit le couplage en fonction des caractéristiques du moteur : La plaque signalétique d’un moteur asynchrone précise toujours une ou deux tensions de fonctionnement. La plus petite valeur indiquée est la tension nominale d’un enroulement du moteur. Par conséquent on utilise l’un ou l’autre des couplages pour alimenter un enroulement soit par la tension simple soit par la tension composée. III.1.a- Couplage en triangle des enroulements : Lorsque la tension de fonctionnement la plus basse inscrite sur la plaque signalétique est égale à la tension entre phases (tension composée) du réseau d’alimentation: On utilise le couplage ……………………………………. III.1.b- Couplage en étoile des enroulements : Lorsque la tension de fonctionnement la plus basse inscrite sur la plaque signalétique est égale à la tension entre phase et neutre (tension simple) du réseau d’alimentation: On utilise le couplage ………………………………... U1 V1 W1 U2 V2 W2 V1 W1 U2 V2 W2 U1 V1 W1 U2 V2 W2 L1 L2 L3 U1 L1 L2 L3 U1 V1 W1 U2 V2 W2 Symbole : …. ou …. Symbole : ….. ou ……. Communication technique Moteur asynchrone triphasé 1EL2 ______________________________________________________________________________ Page 7 L.P. La Chauvinière III.2- Inversion du sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé Pour inverser le sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé, il faut inverser le sens de rotation du champ tournant. Pour cela il suffit d’inverser ……………………………………………………………………………..…………………………………………... III.3- Caractéristiques électromécaniques III.3.a- Caractéristiques de couple et d’intensité en fonction de la vitesse de rotation : D’après les courbes ci dessus on constate que : Le couple de démarrage est élevé, 2 à 3 fois le couple nominal ; L’intensité absorbée par le moteur au démarrage est très importante par rapport à l’intensité nominale (5 à 8 fois). III.3.b- Le point de fonctionnement Pour connaître le point de fonctionnement de l'ensemble composé du moteur et de la charge entraînée, il nous faut connaître : - la courbe du couple utile du moteur en fonction de sa vitesse, uploads/Ingenierie_Lourd/ 03-machine-asynchrone-eleve.pdf