MACHINE ALTERNATIVE:LE MOTEUR ASYNCHRONE 1

MACHINE ALTERNATIVE:LE MOTEUR ASYNCHRONE
Eclipse à Chéraute
1. PRINCIPE DES MACHINES ÉLECTRIQUES TOURNANTES:
C'est toujours l'interaction entre le champ magnétique ROTOR et le champ magnétique STATOR,
qui produit le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE qui fait TOURNER LE ROTOR .
●
B R tend toujours à s'aligner
Le vecteur champ ROTOR 
B de façon à annuler le
avec le champ STATOR 
S
COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE .
●
Le COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE
Tem(N.m) = a . B R . B S
1.1. MOTEUR PAS À PAS (principe):
B S ,en alimentant successivement des bobines (2 ou plus) .
On fait tourner PAS À PAS 

B TOURNE pour suivre et S'ALIGNER avec 
B
R
S
VIDÉO : http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=klhthbri22A
Ex 1:
PLACER les pôles N et S sur la bobine et le rotor
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Ex 2: TRACER les OSCILLOGRAMMES DES COURANTS dans les bobines du stator pour faire
tourner, DANS LE SENS TRIGONOMÉTRIQUE, le moteur pas à pas BIPOLAIRE à aimants
permanents.
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1.2. MOTEURS À COURANT CONTINU(PRINCIPE) :
B S est fixe .
Le vecteur champ magnétique STATOR 

On fait varier vecteur champ magnétique ROTOR B par commutation Balais/collecteur.
R
Le courant et donc le champ magnétique est alternatif dans les bobines du rotor.
Champ Magnétique créé par le courant
de décharge de la bobine (AC) en court-circuit
1.3. LES MOTEURS ALTERNATIFS SYNCHRONE ET ASYNCHRONE(principe):
B S est tournant car alimenté par de(s) tension(s) alternatives .
Le vecteur champ magnétique STATOR 
B tourne pour suivre le champ STATOR 
B .
Le vecteur champ ROTOR 
R
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S
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2. LE MOTEUR ASYNCHRONE
2.1. CRÉATION DU CHAMP TOURNANT DES MOTEURS ALTERNATIFS TRIPHASÉS.
http://fisik.free.fr/ressources/LeMoteurSynchrone.swf
●
●
B S (NOIR) résultant de la somme des champs des 3 bobines
Le champ magnétique STATOR 
tourne dans le sens HORAIRE. Le rotor aimanté va donc suivre cette rotation.
La disposition de ces bobines est encombrante et on les remplacent, dans les moteurs modernes
par des bobinages équivalent, plus performants et moins volumineux.
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RÉALISATION DES ENROULEMENTS DANS LES MOTEURS MODERNES
ENTREFER
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CÂBLAGE EN ÉTOILE OU EN TRIANGLE D'UN MOTEUR TRIPHASÉ
1. Dessiner les enroulements en étoile(à G) puis en triangle (à D)
2. Tracer le câblage à réaliser sur la platine de câblage du moteur ci-dessous:
En étoile(à G) puis en triangle (à D).
3. Réaliser les câblages étoiles puis triangle sur le moteur asynchrone triphasé 300W du laboratoire
avec toutes les précautions de sécurité électriques apprises précédemment:
● ON FERA BIEN ATTENTION À LIRE SUR LA PLAQUE SIGNALÉTIQUE LES VALEURS
NOMINALES OU LIMITATIONS EN COURANT OU EN TENSION SIGNALÉS PAR LE
CONSTRUCTEUR .
● CES VALEURS NOMINALES SONT DIFFÉRENTES SUIVANT LE CÂBLAGE TRIANGLE
OU ÉTOILE.
LA TENSION APPLIQUÉES AUX ENROULEMENTS EN ÉTOILES EST LA TENSION
SIMPLE ENTRE PHASE ET NEUTRE , SOIT 230V
PAR CONTRE EN TRIANGLE LES ENROULEMENT SUBISSENT UNE TENSION
FOIS PLUS FORTE , SOIT 400V . !!!!
3 
LE COURANT Y SERAIT DE MÊME 3 FOIS PLUS FORT ET PROVOQUERAIT UN
ÉCHAUFFEMENT DANGEREUX. !!!!
ON VEILLERA DONC À CE QUE LE COURANT NOMINAL DANS LES ENROULEMENTS
SOIT REPECTÉ EN TRIANGLE ET EN ÉTOILE.
SI BESOIN EN DIMINUANT LA TENSION !!!
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2.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR ASYNCHRONE
2.2.1.CONSTITUTION
●
STATOR(INDUCTEUR) :
Bobinage monophasé ou triphasé alimenté en courant et possédant p paires de pôles .
Les courants alternatifs dans le stator créent un champ magnétique
synchronisme :

B S tournant à la pulsation de
ROTOR DIT À « CAGE D'ÉCUREUIL »
●
ROTOR(INDUIT):
CONDUCTEURS EN COURT-CIRCUIT
siège de COURANTS INDUITS par le
B R et 
BS .
mouvement relatif entre 
Il n'est pas alimenté en courant contrairement aux
machines synchrones à excitation.
BS .
Le rotor tourne donc plus lentement que 
On dit que le rotor GLISSE .
B S ne tournent pas à la même vitesse.
Le rotor et 
On dit qu'ils sont ASYNCHRONES.
2.2.2. GLISSEMENT :
EXERCICE :
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Au voisinage du point de fonctionnement nominal(zone linéaire), le couple utile Tu est proportionnel
au glissement.
T u=k.g k est une constante de proportionnalité (coefficient directeur) en N.m.
g glissement sans unité .
● Le glissement g augmente légèrement avec la charge mécanique nominale puis franchement au delà
d'un seuil de décrochage .
● A vide, le courant est non négligeable, mais la puissance absorbée est surtout réactive (Q) ;
● le couple et le courant de démarrage sont importants ;
● l’intensité du courant absorbée augmente avec le glissement ;
● la machine asynchrone peut démarrer en charge.
●
C.DIVOUX_99
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P jS = R . I ² quel que soit le couplage (étoile ou triangle) avec R : résistance entre deux bornes du
2
stator.
P fS Elles ne dépendent que de la tension U et de la fréquence f et sont donc constantes si le moteur
est couplé au réseau.
P t r =P a − Pj s − P fs C’est la puissance que reçoit le rotor.
MOMENT DU COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE : T e m N . m=
Ptr
S
P M =Tem.Ω=T e m . S 1−g =P t r 1−g  Cette puissance comprend la puissance utile et les pertes
mécaniques.
●
P jR P fR =P t r −P M =g. P t r Les pertes fer rotor étant faibles (g faible) , P jR≈g. P t r
●
p m =P u − P M pertes mécaniques
La vitesse de rotation variant peu en marche normale, ces pertes sont pratiquement constantes.
●
●
PERTES « COLLECTIVES » : p C
p C =p fSp m ; On définit le couple de perte : T p=
pC
S
Le couple de perte est une grandeur constante quelle que soit la vitesse et la charge de la machine
●
●
P U =P M −p m =T u .  ; Rendement =
Pu
Pa
Essai à vide : Pu = 0 ; g= 0 (donc pertes rotor nulles) , P a o=P jS P fS p m ≈p C pertes joules faibles.
L'ESSAI À VIDE donne les pertes collectives.
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