Cours moteur asynchrone triphasé

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Résumé: Moteur Asynchrone

1)Constitution et principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone :

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 : n_s = 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 = (n_s-n)/n_s n = ns.(1 - g)

on désigne par W la vitesse de rotation du rotor, elle est exprimée en rad/s.

On a W = 2.π.n ( si n est en tr/s) et W = 2.π.n/60 ( si n est en tr/min)

2)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.

Exemples :

Réseau	Moteur 127 V/230 V	Moteur 230 V / 400 V	Moteur 400 V/ 660 V
127 V/230V	Etoile	Triangle	Aucun
230 V / 400 V	Aucun	Etoile	Triangle
400 V / 660 V	Aucun	Aucun	Etoile

REGLE: 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.

3) 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 .

P_a = 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 .

P_a = 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= P_u/P_a =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%

4)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 : P_js = 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 : P_tr = P_a - p_js - p_fs

5)Bilan des puissances au rotor

Pertes par effet Joule : p_jr = g.P_tr (puissance électrique en W)

Puissance électromagnétique : P_em = P_tr - p_jr et P_em= T_em.W (puissance mécanique en W)

Pertes mécaniques : p_méc= Constante

Puissance utile : P_u = T_u .W et aussi par P_u = P_tr - p_jr - p_méc

6) Rendement :

Rendement du moteur : h= P_u/ P_a

Essai à vide ( T_u = 0 N.m et n = n_s) : on a alors p_méc+ p_fs= P_a0 - p_js0

Essai en charge : T_u = P_u / W =T_r en régime permanent