Moteur asynchrone monophasé : Présentation

UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU
FACULTE DE GENIE DE LA CONSTRUCTION
DEPARTEMENT D’ELECTROMECANIQUE
Exposé
Module : Machine électrique
Thème : Moteur asynchrone monophasé
Présenté par :
Mr CHEMAKH AMAR
Mr FERHAT AMAZIGH
Prof responsable :
Mr HOCINI

INTRODUCTION
La machine asynchrone, connue également sous le terme anglo-saxon de machine
à induction, est une machine électrique à courant alternatif sans connexion entre
le stator et le rotor. Comme les autres machines électriques (machine à courant
continu, machine synchrone), la machine asynchrone est un
convertisseur électromécanique basé sur l'électromagnétisme permettant la
conversion bidirectionnelle d'énergie entre une installation électrique parcourue
par un courant électrique et un dispositif mécanique.
Cette machine est réversible et susceptible de se comporter, selon la source
d'énergie, soit en « moteur » soit en « générateur », dans les
quatre quadrants du plan couple-vitesse :
 en fonctionnement « moteur », dans deux quadrants du plan couple-vitesse,
l'énergie électrique apportée par la source est transformée en énergie
mécanique vers la charge;
 en fonctionnement « générateur », dans les deux autres quadrants , l'énergie
mécanique de la charge est transformée en énergie électrique vers la source
(la machine se comporte comme un frein).
Comme ce fonctionnement est sans discontinuité et ne dépend pas de la machine
elle-même mais de l'ensemble source d'alimentation/machine/charge, la
distinction moteur/générateur est « communément » faite par rapport à la
finalité d'usage de la machine. C'est ainsi que dans le langage commun
l'utilisation de « moteur asynchrone » pour désigner cette machine est fréquent.
Les machines possédant un rotor « en cage d'écureuil » sont aussi connues sous
le nom de machines à cage ou machines à cage d'écureuil. Le
terme asynchrone provient du fait que la vitesse de rotation du rotor de ces
machines n'est pas exactement déterminée par la fréquence des courants qui
traversent leur stator.

I. MOTEUR ASYNCHRONE MONOPHASE
La constitution interne d'une machine asynchrone monophasée est la même que
celle d'une machine triphasée à la différence près, que son stator est composé
d'un enroulement et non de trois (ou de deux dans les anciennes machines
asynchrones diphasées). Le champ magnétique créé par une bobine monophasée
est un champ pulsant et non tournant comme pour celui créé par trois bobines
triphasées (ou deux bobines diphasées). Un champ pulsant peut se décomposer
en deux champs tournants qui se déplacent dans des sens opposés. Chaque champ
tournant tendant à entraîner la machine dans le même sens que lui. Lorsque le
rotor est à l'arrêt, le couple créé par chacun des champs tournants est de même
valeur. Ainsi, la machine ne peut démarrer. Pour démarrer une telle machine, il
faut donc la lancer ou avoir recours à un dispositif annexe. Une fois lancée, et
amenée à sa vitesse nominale, la machine possède un glissement proche de 0 pour
l'un des champs tournants, et de 2 pour le second. Le couple créé par le premier
champ étant plus important que le couple créé par celui de sens contraire, le
moteur continue à tourner.
Les machines asynchrones monophasées ont des caractéristiques
(couple/puissance massique, rendement, facteur de puissance, etc.) plus faibles
que leurs homologues multiphasées. Ces machines sont toujours utilisées en
moteur et généralement limitées à des puissances de quelques kilowatts.
1 Généralités
Il existe une grande variété de moteurs monophasés adaptés à une multitude
d'applications comme l’usage domestique ou petit industriel en l’absence de
triphasé.
2 Câblage d’un moteur monophasé

2 Moteur asynchrone monophasé à lancer
Le stator à 3 bobinages du moteur asynchrone triphasé produit un champ tournant.
Par contre un stator monophasé produit un champ alternatif, c'est-à-dire de
direction constante mais variant en grandeur et en sens.
Ce champ alternatif peut se décomposer en deux champs tournants en sens inverse
l'un de l'autre. La démonstration « à contrario » est plus simple : nous partons de
2 champs tournants en sens inverses et en les additionnant à chaque instant, la
figure ci-dessous démontre qu'ils sont équivalents à un champ alternatif non
tournant (fixe).
Graphe du couple en fonction du glissement.
Nous connaissons l'allure M = f(g) d'un rotor soumis à un champ tournant (moteur
triphasé). Ici, nous avons 2 champs tournants et donc 2 caractéristiques: M1 = f(n)
et M2 = f(n ) qui est la même image mais inversée (Couple et vitesse négatifs).
Composons graphiquement ces 2 caractéristiques pour obtenir l'allure donnée par
le champ alternatif fixe. Le couple résultant est nul à vitesse nulle c'est à dire au
démarrage. Le moteur ne peut démarrer seul.

Par contre, si nous lançons le moteur dans un sens ou dans l'autre, on trouve un
couple moteur qui permet le démarrage dans ce sens.
Toutefois ce couple reste inférieur à celui qu'aurait développé un moteur triphasé.
Il faut donc lancer ce moteur suffisamment que pour obtenir un couple moteur
supérieur au couple résistant de la machine entraînée. Si le moteur ne démarre
pas et qu'il est mal protégé, il risque de brûler. Ce type de moteur n’est plus utilisé
rapport à l'autre, il en résulte un champ tournant. On obtient un champ tournant
parfait quand s et a sont égaux et déphasés de 90°. Dans ces conditions, le
couple de démarrage atteint sa valeur maximale et le moteur fonctionne en
3
M
oteur asynchrone monophasé
à phase auxiliaire
Le
moteur
asynchrone
monophasé
se
compose essentiellement d'un rotor à cage
d' écureuil semblable à celui de
s moteurs
triphasés, et d'un stator. Le stator porte
un enroulement
principal
bobiné de façon à
former des pôles dont le nombre détermine
la vitesse de la machine. Il porte aussi un
enroulement
auxiliaire
qui
fonctionne
période
de
seulement
durant
la
brève
démarrage.
L'enroulement
auxiliaire
a
le
même
nombre
de
pô
les
que
l'enroulement
principal et est disposé à 90° de ce dernier.
L' enroulement principal produit un flux
s
et
l'enroulement
auxiliaire,
un
flux
a.
Si
par
ces
deux
flux
sont
déphasés
l'un