Electrotechnique

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Cours / Electrotechnique / BEP Maintenance des systèmes mécaniques automatisés
Moteurs asynchrones triphasés  
  • 1. Glissement
  • 2. Construction
  • 3. Caractéristiques des moteurs...
  • 4. Résumé sur la vérification de...

Lorsque le champ tournant entraîne un rotor qui est magnétisé comme l'aiguille d'une boussole, il l'entraîne strictement à la même vitesse que lui, en synchronisme, et nous avons à faire aux moteurs synchrones.

Le principe de fonctionnement des moteurs asynchrones est différent bien qu'il exploite le même champ tournant que les moteurs synchrones. Le rotor ne tourne pas en synchronisme avec le champ magnétique, il tourne moins vite, on dit qu'il est asynchrone.

Les moteurs asynchrones triphasés cumulent de multiples avantages : ils sont simples, robustes et faciles d'entretien. Toutes ces raisons expliquent leur popularité en milieu industriel.

Leurs applications sont nombreuses. On les retrouve, par exemple dans:

- les pompes,
- les convoyeurs,
- les élévateurs,
- les palans,
- etc...

Leur puissance varie d'une fraction de kW à plusieurs centaines de kW.

La figure suivante montre une vue en coupe d'un moteur asynchrone triphasé et identifie ses principaux composants.

Vue en coupe d'un moteur asynchrone triphasé :

1. Glissement

Si l'on place dans un champ magnétique tournant un disque conducteur en matériau non magnétique (qui n'est pas attiré par un champ magnétique), en cuivre par exemple, à la place de l'aiguille aimantée, on constate qu'il se met à tourner également, comme le montre la figure suivante.

On peut considérer le disque comme équivalent à une infinité de conducteurs en court-circuit. Comme nous avons un déplacement relatif du champ tournant par rapport au disque, les conducteurs vont être le siège de courants induits. D'après la loi de Lenz, ces courants sont tels qu'ils s'opposent à la cause qui les a produits.

Ces courants sont à l'origine d'un champ magnétique secondaire qui est entraîné par le champ tournant, provoquant ainsi la rotation du disque. Mais ce dernier ne pourra jamais tourner au synchronisme, c'est-à-dire à la même vitesse que le champ tournant.

En effet, plus le disque accélère, plus sa vitesse relative avec le champ tournant devient petite. S'ils tournent tous les deux à la même vitesse, il y a immobilité relative du disque par rapport au champ, donc plus de courants induits, plus de champ secondaire et plus d'entraînement.

On aura donc toujours une différence entre la vitesse du champ tournant et celle du disque.

Dans un moteur asynchrone, le disque est remplacé par un rotor constitué de conducteurs placés dans des encoches.

Action d'un champ tournant sur un disque non magnétique :

Si le moteur tournait à la même vitesse que le champ magnétique tournant (vitesse synchrone), le flux magnétique ne couperait pas les conducteurs : la tension et le courant induits dans les conducteurs du rotor seraient nuls. Soumis à de telles conditions, le moteur ne pourrait pas tourner.

Pour produire un couple moteur, il est donc essentiel que la vitesse du rotor soit légèrement inférieure à la vitesse synchrone du champ tournant.

Le glissement est la différence entre la vitesse synchrone et la vitesse du rotor et il correspond à l'équation suivante :

.

Le glissement s'exprime aussi en pourcentage :

.

Dans laquelle :

g = glissement ;
ns = vitesse synchrone ;
n = vitesse du rotor.

Voyons un exemple d'application de cette équation :

Problème :
Un moteur comptant 4 pôles par phase est alimenté à une source de tension d'une fréquence de 60 Hz. Il tourne à 1.725 min-1. Calculez la valeur du glissement du moteur.

1. Calcul de la vitesse synchrone

Pour pouvoir calculer la valeur du glissement du moteur, on doit connaître la vitesse synchrone du champ magnétique tournant. On applique donc l'équation suivante :

 avec p = 2 paires de pôles.

.

ns = 1.800 min-1.

2. Calcul du glissement

Il ne reste plus qu'à effectuer le calcul suivant :

.

 d'où g = 0,042.

Le glissement du moteur est donc de 0,042 ou de 4,2 %.

2. Construction

Stator :

Le stator des moteurs asynchrones triphasés est le même que celui du moteur synchrone ou de l'alternateur, c'est lui qui crée le champ tournant.

Il consiste en un bâti d'acier, contenant un empilage de tôles rainurées pour recevoir les enroulements qui sont divisés en trois bobines séparées, de manière à produire chacune des phases du système triphasé.

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