Définition et description
Moteur asynchrone est une machine tournante aussi appelée moteur à induction: il fonctionne avec du courant alternatif. Sa particularité est de fonctionner avec un induit encourt-circuit, sur lequel il n’y a pas donc pas besoin de connexion électrique.
Ceci permet de s’affranchir des problèmes liés aux collecteurs et aux balais, rencontrés dans le moteur à courant continu par exemple.
Ce moteur peut, selon sa construction, être relié par son circuit inducteur à un réseau électrique alternatif monophasé ou polyphasé. Nous étudierons pour notre par le cas où le moteur est alimenté par un réseau triphasé. En effet, les moteurs triphasés présentent pour une masse donnée des performances jusqu’à 50 % supérieures à leurs homologues monophasés.
Le moteur asynchrone offre le meilleur rapport-qualité prix parce qu’il est facile à construire et parce qu’il est performant. Qui plus est, l’entretien est plus simple que dans le cas d’un moteur à courant continu, justement parce qu’il n’y a ni collecteur, ni balais
Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé dans l’industrie, sa simplicité de construction en fait un matériel très fiable et qui demande peu d’entretien. Il est constitué d’une partie fixe, le stator qui comporte le bobinage, et d’une partie rotative, le rotor que est bobiné en cage d’écureuil. Les circuits magnétiques du rotor et du stator sont constitués d’un empilage de fines tôles métalliques pour éviter la circulation de courants de Foucault
2 Principe de fonctionnement
Le principe des moteurs à courants alternatifs réside dans l’utilisation d’un champ magnétique tournant produit par des tensions alternatives La circulation d’un courant dans une bobine crée un champ magnétique. Ce champ est dans l’axe de la bobine, sa direction et son intensité sont fonction du courant I. C’est une grandeur vectorielle.
On a W = 2.π.n ( si n est en tr/s) et W = 2.π.n/60 ( si n est en tr/min)
La
plus petite tension inscrite sur la plaque signalétique du moteur doit
se retrouver aux bornes d’un enroulement. Suivant le réseau triphasé
utilisé, le couplage sera en étoile ou en triangle
Pa = U.I.√3.cos j = 230x57x√3.0,88 = 20kW.
Dans le cas d’un couplage étoile (Y): U = 400 V ; Le courant de ligne est I = 33 A ; cos j = 0,88 .
Pa = U.I.√3.cos j = 400x33x√3.0,88 = 20kW.
Pa = 20 kW
Ce qui conduit à un rendement au point de fonctionnement nominal : h= Pu/Pa =17 kW / 20 kW
h= 0,85.
Et au même point de fonctionnement, le moment du couple utile Tu = Pu/W =Pu/ (2πn/60).
Tu = 17 000/(2.π 1427 /60)= 114 N.m
Tu = 114 N.m
La fréquence de synchronisme est 1500 tr/min ==> p =2 ==> g = (ns-n)/ns
g= (1500 – 1427)/1500 = 4.9%
g = 4.9%
Bilan des puissances au stator
Puissance absorbée : Pa =U.I.√3.cos j (puissance électrique en W)
I: Courant de ligne en (A)
cos j: facteur de puissance du moteur
Pertes par effet Joule :
Si R est la résistance mesurée entre deux bornes de phases : Pjs = 3/2.R.I² (puissance électrique en W)
Si R est la résistance d’un enroulement : dans ce cas il faut tenir compte du couplage du stator
couplage en étoile : pjs = 3.R.I² (puissance électrique en W)
couplage en triangle :pjs = 3.R.J² (puissance électrique en W)
Pertes magnétiques : pfs = Constante
Puissance transmise au rotor : Ptr = Pa – pjs – pfs
Bilan des puissances au rotor
Pertes par effet Joule : pjr = g.Ptr (puissance électrique en W)
Puissance électromagnétique : Pem = Ptr – pjr et Pem= Tem.W (puissance mécanique en W)
Pertes mécaniques : pméc= Constante
Puissance utile : Pu = Tu .W et aussi par Pu = Ptr – pjr – pméc
6) Rendement :
Rendement du moteur : h= Pu/ Pa
Essai à vide ( Tu = 0 N.m et n = ns) : on a alors pméc+ pfs= Pa0 – pjs0
Essai en charge : Tu = Pu / W =Tr en régime permanent
dans les moteur triphasé il y a trois bobine chaque bobine il peut fonctionné avec une tension suivant le fabricant, est ce dernier il indique cette tension dans la plaque signalétique du moteur ,donc il suffi de de la comparer avec votre réseau électrique dite la tension entre phase et phase la ou on parle de réseau triphasé ,dans la plaque signalétique vous allé trouvé deux tension par exemple 220 / 380. n’oublier pas que les deux tension indiqué son triphasé ;je vais vous expliqué (220) dans ce cas si vous avez cette tension dans votre réseau , chaque bobine fonctionne a 220 v entre leur deux bornes vous allez couplé chaque entré de bobine avec la sortie de l’autre c’est le couplage triangle ; et pour la deuxième tension du moteur 380 v ) vous allez faire le couplage étoile la tension 380 v sera dévissé par la racine de 3 dans ce type de couplage vous relier toute les sortie des bobine et si vous calculer 380/la racine de 3 = 220 v ,
bon courage.
Moteur asynchrone est une machine tournante aussi appelée moteur à induction: il fonctionne avec du courant alternatif. Sa particularité est de fonctionner avec un induit encourt-circuit, sur lequel il n’y a pas donc pas besoin de connexion électrique.
Ceci permet de s’affranchir des problèmes liés aux collecteurs et aux balais, rencontrés dans le moteur à courant continu par exemple.
Ce moteur peut, selon sa construction, être relié par son circuit inducteur à un réseau électrique alternatif monophasé ou polyphasé. Nous étudierons pour notre par le cas où le moteur est alimenté par un réseau triphasé. En effet, les moteurs triphasés présentent pour une masse donnée des performances jusqu’à 50 % supérieures à leurs homologues monophasés.
Le moteur asynchrone offre le meilleur rapport-qualité prix parce qu’il est facile à construire et parce qu’il est performant. Qui plus est, l’entretien est plus simple que dans le cas d’un moteur à courant continu, justement parce qu’il n’y a ni collecteur, ni balais
Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé dans l’industrie, sa simplicité de construction en fait un matériel très fiable et qui demande peu d’entretien. Il est constitué d’une partie fixe, le stator qui comporte le bobinage, et d’une partie rotative, le rotor que est bobiné en cage d’écureuil. Les circuits magnétiques du rotor et du stator sont constitués d’un empilage de fines tôles métalliques pour éviter la circulation de courants de Foucault
Le principe des moteurs à courants alternatifs réside dans l’utilisation d’un champ magnétique tournant produit par des tensions alternatives La circulation d’un courant dans une bobine crée un champ magnétique. Ce champ est dans l’axe de la bobine, sa direction et son intensité sont fonction du courant I. C’est une grandeur vectorielle.
Si le courant est alternatif, le champ magnétique varie en sens et en direction à la même fréquence que le courant.
Si
deux bobines sont placées à proximité l’une de l’autre, le champ
magnétique résultant est la somme vectorielle des deux autres. Dans le
cas du moteur triphasé, les trois bobines sont disposées dans le stator à
120° les unes des autres, trois champs magnétiques sont ainsi créés
Compte-tenu de la nature du courant sur le réseau triphasé, les trois
champs sont déphasés (chacun à son tour passe par un maximum). Le champ
magnétique résultant tourne à la même fréquence que le courant soit 50
tr/s = 50Tr/s = 3000 tr/min.
Un moteur asynchrone comporte deux parties :
- Le stator est constitué de trois bobines alimentées par un réseau triphasé équilibré ; de tension composée U, et de courant de ligne, I. Il crée un champ magnétique tournant à la fréquence de rotation : ns = f / p ( p est le nombre de pairs de pôles)
- Le rotor tourne une fréquence de rotation n légèrement inférieure à ns .
- Une relation lie ces deux parties : le glissement g = (ns-n)/ns
n = ns.(1 – g)
On a W = 2.π.n ( si n est en tr/s) et W = 2.π.n/60 ( si n est en tr/min)
NB : Pour modifier le sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé, il suffit de permuter deux
des trois phases
Le couplage
La
plus petite tension inscrite sur la plaque signalétique du moteur doit
se retrouver aux bornes d’un enroulement. Suivant le réseau triphasé
utilisé, le couplage sera en étoile ou en triangle
exemple :
RÈGLE:
Si la petite tension du moteur (c’est à dire la tension max supportée par un enroulement du stator) est égale à la tension simple du réseau, le stator sera couplé en étoile , et si elle correspond à la tension composée du réseau, on couple le stator en triangle.
Si la petite tension du moteur (c’est à dire la tension max supportée par un enroulement du stator) est égale à la tension simple du réseau, le stator sera couplé en étoile , et si elle correspond à la tension composée du réseau, on couple le stator en triangle.
Plaque signalétique
Si
on travaille sur une installation de 400 V ( tension entre phases), il
faudra coupler le stator en étoile.Si on travaille sur une installation
de 230 V ( tension entre phases), il faudra coupler le stator en
triangle.Dans le cas d’un couplage triangle (Δ): U = 230 V ; Le courant
de ligne est I = 57 A ; cos j= 0,88 .
Pa = U.I.√3.cos j = 230x57x√3.0,88 = 20kW.
Dans le cas d’un couplage étoile (Y): U = 400 V ; Le courant de ligne est I = 33 A ; cos j = 0,88 .
Pa = U.I.√3.cos j = 400x33x√3.0,88 = 20kW.
Pa = 20 kW
Ce qui conduit à un rendement au point de fonctionnement nominal : h= Pu/Pa =17 kW / 20 kW
h= 0,85.
Et au même point de fonctionnement, le moment du couple utile Tu = Pu/W =Pu/ (2πn/60).
Tu = 17 000/(2.π 1427 /60)= 114 N.m
Tu = 114 N.m
La fréquence de synchronisme est 1500 tr/min ==> p =2 ==> g = (ns-n)/ns
g= (1500 – 1427)/1500 = 4.9%
g = 4.9%
Bilan des puissances au stator
I: Courant de ligne en (A)
cos j: facteur de puissance du moteur
Pertes par effet Joule :
Si R est la résistance mesurée entre deux bornes de phases : Pjs = 3/2.R.I² (puissance électrique en W)
Si R est la résistance d’un enroulement : dans ce cas il faut tenir compte du couplage du stator
couplage en étoile : pjs = 3.R.I² (puissance électrique en W)
couplage en triangle :pjs = 3.R.J² (puissance électrique en W)
Pertes magnétiques : pfs = Constante
Puissance transmise au rotor : Ptr = Pa – pjs – pfs
Bilan des puissances au rotor
Pertes par effet Joule : pjr = g.Ptr (puissance électrique en W)
Puissance électromagnétique : Pem = Ptr – pjr et Pem= Tem.W (puissance mécanique en W)
Pertes mécaniques : pméc= Constante
Puissance utile : Pu = Tu .W et aussi par Pu = Ptr – pjr – pméc
6) Rendement :
Rendement du moteur : h= Pu/ Pa
Essai à vide ( Tu = 0 N.m et n = ns) : on a alors pméc+ pfs= Pa0 – pjs0
Essai en charge : Tu = Pu / W =Tr en régime permanent
Branchement étoile ou triangle
Il y a deux possibilités de branchement du moteur au réseau électrique triphasé. Le montage en
étoile et le montage en triangle. Avec un branchement en étoile, la tension aux bornes de
chacune des bobines est d’environ 230V. Dans le montage en triangle, chacune des bobines
est alimentée avec la tension nominale du réseau (400V). On utilise le montage étoile si un
moteur de 230V doit être relié sur un réseau 400V ou pour démarrer un moteur à puissance
réduite dans le cas d’une charge avec une forte inertie mécanique.
étoile et le montage en triangle. Avec un branchement en étoile, la tension aux bornes de
chacune des bobines est d’environ 230V. Dans le montage en triangle, chacune des bobines
est alimentée avec la tension nominale du réseau (400V). On utilise le montage étoile si un
moteur de 230V doit être relié sur un réseau 400V ou pour démarrer un moteur à puissance
réduite dans le cas d’une charge avec une forte inertie mécanique.
Caractéristique du moteur asynchrone
Le couple (N.m) varie avec la fréquence de rotation (tr/min) du moteur accouplé à la charge entraînée ( supposée
fixe ) .
Les caractéristiques du moteur et de la charge se croisent au point de fonctionnement pour lequel les couples moteur et résistant sont identiques. D’une manière générale, le point de fonctionnement en moteur doit être choisi pour N<Ns et doit être placé dans la partie verticale de la courbe, au plus près de la vitesse de rotation nominale Nr ( appelée aussi Nn )
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Caractéristique mécanique d’un moteur asynchrone
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Les caractéristiques du moteur et de la charge se croisent au point de fonctionnement pour lequel les couples moteur et résistant sont identiques. D’une manière générale, le point de fonctionnement en moteur doit être choisi pour N<Ns et doit être placé dans la partie verticale de la courbe, au plus près de la vitesse de rotation nominale Nr ( appelée aussi Nn )
comment choisir couplage étoile triangle
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| Tableau étoile triangle |
dans les moteur triphasé il y a trois bobine chaque bobine il peut fonctionné avec une tension suivant le fabricant, est ce dernier il indique cette tension dans la plaque signalétique du moteur ,donc il suffi de de la comparer avec votre réseau électrique dite la tension entre phase et phase la ou on parle de réseau triphasé ,dans la plaque signalétique vous allé trouvé deux tension par exemple 220 / 380. n’oublier pas que les deux tension indiqué son triphasé ;je vais vous expliqué (220) dans ce cas si vous avez cette tension dans votre réseau , chaque bobine fonctionne a 220 v entre leur deux bornes vous allez couplé chaque entré de bobine avec la sortie de l’autre c’est le couplage triangle ; et pour la deuxième tension du moteur 380 v ) vous allez faire le couplage étoile la tension 380 v sera dévissé par la racine de 3 dans ce type de couplage vous relier toute les sortie des bobine et si vous calculer 380/la racine de 3 = 220 v ,
bon courage.
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| Schémas Etoile triangle |
