Moteur a courant alternatif triphasé (1) - Cours d'Electricité avec Maxicours

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Moteur a courant alternatif triphasé (1)

- Pourquoi fait-on fonctionner des moteurs sur trois phases ?

- Pourquoi n'y a-t-il pas de moteur biphasé ou quadriphasé ?

- Quelles sont les différences majeures entre les moteurs monophasés et triphasés ?

- Quels sont les avantages et les inconvénients de cette famille de moteur ?

- A quelles utilisations sont réservés les moteurs triphasés ?

Cette étude répondra à toutes ces questions en vous présentant les divers types de moteur à courant alternatif triphasé comme les moteurs synchrones et asynchrones.

Vous verrez également:

  • les caractéristiques de fonctionnement;
  • les démarreurs;
  • l'inversion du sens de rotation du moteur.
1. Le moteur à induction triphasé

Les moteurs à induction triphasé sont souvent appelés moteurs asynchrones triphasés, car leur vitesse, même si elle est pratiquement constante, ne correspond pas exactement à la vitesse du champ tournant en raison du glissement.

Le rotor de ces types de moteur peut être soit à cage d'écureuil ou bobiné. Si l'on observe attentivement sa construction, on constate que le moteur à induction triphasé ressemble énormément à un assemblage de trois moteurs monophasés.

Chacune des trois phases est identifiée respectivement par A, B ou C et le montage des branchements internes peut être fait en étoile (en Y) ou en triangle (en ), voire la figure suivante.

Montage triphasé :

On remarque que dans ce cas-ci, le moteur n'a pas de phase auxiliaire.

C'est le déphasage entre les trois phases qui crée le champ tournant qui donne la rotation du stator.

2. Le moteur à rotor à cage d'écureuil
a. Introduction

Ce type de moteur possède une cage d'écureuil similaire à celle que l'on retrouve dans certains moteurs monophasés (figure ci-après). La grande différence entre ce moteur et le moteur à rotor bobiné se situe sur le plan du démarrage.

Ainsi, pour ce qui est du moteur à rotor à cage d'écureuil, le démarrage se fait grâce à :

- des résistances en série avec les enroulements du stator ;

- des divisions des enroulements du moteur ;

- un montage en étoile-triangle.

Vue éclatée d'un moteur asynchrones triphasé :

Il est à noter que ces démarreurs sont généralement utilisés pour les moteurs de moyenne et de grande puissance.

Dans le cas des petits moteurs, le branchement peut être fait directement sur la ligne.

b. Démarreur étoile-triangle

Les divers systèmes de démarrage énumérés précédemment ont pour but de limiter le courant lors de la mise en marche.

Le démarreur le plus employé est celui qui relie le moteur en étoile lors du démarrage pour, par la suite, modifier le branchement afin que les enroulements soient en triangle lorsque le moteur a atteint sa vitesse normale.

Ainsi, le moteur ne reçoit environ que 60 % de la tension normale qu'il aurait à subir si le démarrage se faisait en triangle.

La figure suivante présente l'exemple d'un démarreur étoile-triangle.

Démarreur étoile-triangle :

Pour pouvoir effectuer ce type de montage, on doit avoir accès au branchement des enroulements, comme cela est exposé à la figure ci-dessous.

Boîte à bornes :

c. Vitesse

La vitesse de ce type de moteur a tendance à diminuer avec l'augmentation de la charge.

En effet, lorsque le moteur tourne à vide (sans charge), sa vitesse est presque égale à la vitesse synchrone. Si on augmente la charge, la vitesse du moteur diminue et si cette charge devient trop lourde le moteur décroche, c'est-à-dire que sa vitesse tombe à zéro.

Exemple

  • Vitesse synchrone = 1 500 min-1.
  • Vitesse de moteur à vide = 1 490 min-1.
  • Vitesse de moteur en charge = 1 450 min- 1.

Le graphique de la figure suivante montre la réaction de la vitesse de rotation du moteur en fonction de la charge.

Vitesse en fonction de la charge :

La proportion de la vitesse et le point de décrochage du moteur peuvent varier selon la dimension du moteur.
d. Moteur à cage d'écureuil à plusieurs vitesses

Comme la variation de la vitesse des moteurs triphasés à cage d'écureuil ne peut être faite efficacement, on peut remédier à cette situation en plaçant deux séries d'enroulement indépendant afin d'obtenir deux vitesses différentes, par exemple 1 500 et 1 000 min-1.

Avantages et inconvénients du moteur à cage d'écureuil

Le moteur triphasé à cage d'écureuil est de construction très simple ce qui le rend d'entretien facile. C'est en outre un moteur fiable et bon marché compte tenu de sa puissance. Enfin, il possède une vitesse presque constante.

Par ces qualités, ce moteur est de plus en plus utilisé dans l'industrie. Il est possible, aujourd'hui de faire varier leur vitesse et d'obtenir un couple constant grâce aux variateurs électroniques fournissant une fréquence et une tension variable à partir du secteur.

Il a comme inconvénient un couple de démarrage un peu faible.

e. Exemples d'utilisation

Les utilisations du moteur à cage d'écureuil sont très nombreuses. Ainsi, on l'utilise pour les machines-outils, les pompes ou les compresseurs.

Le moteur à rotor bobiné

Le moteur triphasé à rotor bobiné est un moteur à induction qui diffère du moteur à cage d'écureuil par la construction de son rotor.

Dans ce cas-ci, le rotor comprend un bobinage triphasé, raccordé en étoile, similaire à celui du stator.

Chaque enroulement peut être relié à des résistances situées à l'extérieur du moteur grâce à des bagues entraînées par l'arbre, ainsi que des balais fixes, comme dans le cas des moteurs CC (figure suivante).

Montage du rotor d'un moteur à rotor bobiné :

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