Les moteurs triphasés sont fortement utilisés dans l

Fiches Bac S - SI – Sciences de l’Ingénieur
FICHE 4- Moteurs triphasés
Les moteurs triphasés sont fortement utilisés dans l’industrie. De conception assez
ancienne, ils sont parfaitement adaptés aux besoins actuels en terme de puissance.
Ces moteurs utilisent trois phases issues de tensions alternatives de valeurs efficaces
identiques ou non mais décalées de 120° les unes par rapport aux autres.
L’avantage est que l’intensité nécessaire étant partagée en trois, les pertes par effet Joule
sont plus faibles et le mouvement est plus constant puisqu’il se fait par tiers de tours et
non pas par ½ tours.
Ces moteurs sont appelés aussi asynchrones.
1. Constitution du moteur triphasé
Stator
Rotor
Le stator, partie fixe, est composé de trois bobines, chacune correspondant à un circuit.
Le rotor, partie mobile, est composé de barres d’aluminium disposés autour d’une
plaque métallique composant un circuit et dont les barres d’aluminium sont soumises à
un champ magnétique issu du cœur du rotor. Chaque extrémité des barres d’aluminium
est relié aux autres par des conducteurs, c’est ce que l’on appelle une « cage d’écureuil ».
2. Fonctionnement
Lors de la mise sous tension, les bobinages du stator créent trois champs magnétiques en
déphasage les uns par rapport aux autres.
Le champ magnétique qui résulte de ces trois champs « tourne » en passant d’un bobinage
au suivant en fonction du courant d’entrée.
La fréquence des tours de champ dépend donc de la fréquence du courant électrique.
La cage d’écureuil est dans ces champs magnétiques, ce qui induit un courant dans les
conducteurs en aluminium du rotor, courant lui aussi déphasé par rapport aux courants
des bobines. La rencontre du champ magnétique tournant et des champs dus à l’induction
va faire tourner le rotor. Cependant, le rotor va tourner à une vitesse différente du champ
(à cause de l’induction), d’où le terme asynchrone pour définir le moteur.
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3. Brancher un moteur triphasé
Il existe deux branchements possibles pour relier un moteur triphasé au réseau :
- Montage en étoile
U=400V
Phase 1
Phase 2
Phase 3
Dans ce montage, si la tension entre les deux phases est de 400V, la tension sur une bobine
est de 230V.
-
Montage triangle
Phase 1
U=400V
Phase 2
Phase 3
Dans ce montage, la tension sur chaque bobine est de 400V alternatif, tout comme la
tension secteur.
-
Montage étoile-triangle : il s’agit d’un montage automatisé, le moteur est alimenté
en étoile au démarrage puis les bobines sont découplées et accouplées en
triangle. Ceci permet au moteur de démarrer souplement car le montage en étoile
a un fort couple et de limiter le pic de consommation au démarrage. Ensuite le
montage triangle permet d’obtenir toute la puissance du moteur.
Montage sur le bornier
Les trois bobines sont nommées U, V, W.
U1
V1
W1
U2
V2
W2
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Le bornier est conçu comme suit :
Ce qui donne :
- En étoile :
-
Phase 1
U1
V1
W1
W2
U2
V2
Phase 2
Phase 3
U1
V1
W1
W2
U2
V2
En triangle :
Phase 1
Phase 3
Phase 2
U1
V1
W1
W2
U2
V2
4. Vocabulaire et relations
f
NS 
P
NS : Vitesse de rotation du champ magnétique (tours.s-1)
f : Fréquence de la tension d’entrée (Hz)
P : Nombre de bobinages
P=Nombre de pôles
2
PU  CU  
Pa  UI 3 cos 
PU : Puissance Utile (Watts)
CU : Couple (Nm)
ω : Vitesse du moteur (rad.s-1)
Pa : Puissance absorbée (Watts)
U : Tension aux bornes d’une phase (Volts)
I : Intensité consommée par le moteur (Ampères)
Φ : Déphasage (rad) indiqué sur le moteur
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r
PU
Pa
r% 
PU
 100
Pa

2 N 2
60
r : rendement
r% : rendement (%)
N2 : vitesse de rotation en tour.min-1
5. Faire varier la vitesse
Pour faire varier la vitesse du moteur, il suffit de faire varier la fréquence de la tension
d’entrée, en utilisant un onduleur triphasé ou un graduateur. C’est l’un des autres
avantages de ce moteur puisqu’il n’y a pas besoin de « perdre » une partie de la puissance
pour baisser la vitesse de ce moteur.