Chapitre 2 Moteur Asynchrone triphasé - UHA

Chapitre 2 Moteur Asynchrone triphasé
1) création d'un champ tournant
Considérons un ensemble de trois bobines coplanaires et dont les axes concourent en un
même point O. Ces axes forment entre eux des angles de 120°.
Chaque bobine est alimentée par une tension d'un système triphasé équilibré. Étudions
la
résultante Br des inductions créées par les trois bobines au centre 0.
Chaque bobine produit sur son axe une induction d'amplitude :
b1 = Bm cos ωt
b2 = Bm cos(ωt-2π /3)
b3 = Bm cos(ωt+2π /3)
Soient Bx et By les composantes de Br sur Ox et sur Oy:
|Bx| = Bm √3/2 cos(ωt-2π /3) -Bm √3/2 cos(ωt+2π /3)
|Bx| = Bm √3/2 [- ½ cosωt + √3/2 sinωt + ½ cosωt + √3/2 sinωt]
|Bx| = (3Bm/2) sinωt
|By| = Bm cosωt - Bm/2 cos(ωt-2 π/3) - Bm/2 cos(ωt+2π /3)
|By| = Bm [cosωt + 1/2 cosωt - √3/2 sinωt + 1/2 cosωt + √3/2 sinωt]
|By| = (3Bm/2) cosωt
On en déduit que le vecteur Br est de module constant 3Bm/2 et que = -ωt. Donc le
vecteur Br tourne à ω. Si l'alimentation est un système triphasé inverse, le sens de rotation
du vecteur Br est inversé.
Si on place une spire dans ce champ magnétique elle sera le siège d'un courant induit et donc
soumise à un couple moteur qui l'entraînera en rotation.
Si cette spire tourne a la même vitesse que le champ tournant elle ne verra plus de variation
de flux il existe donc une différence de vitesse entre le champ tournant et le rotor cette vitesse
est nommée vitesse de glissement et caractérisée par le coefficient de glissement g
g= (ωs-ω)/ωs = 1 -ω/ωs = 1-Ns/N
Si le rotor tourne a la vitesse w et le champ tourne a la vitesse ws le rotor est balayé par un
champ tournant à la vitesse wr=gωs
A l'arrêt g=1 les bobines sont parcourues à un flux tournant à ωs
Page 1/7

2) Réalisation pratique
Le stator est constitué d'un paquet de tôles
feuilletées à encoches portant un enroulement à p
paires de pôles dont l'alimentation à fréquence f crée
un champ tournant à la vitesse de synchronisme
ωs = 60f/p en tours /min
Le rotor est constitué d'un paquet de tôles feuilletées
à encoches; ces dernières sont remplies par des barres
réunies de chaque coté par un anneau
Cette structure est dite a cage d'écureuil. Elle peut être
faite en aluminium injecté ou en cuivre.
Il existe également des rotors bobinés dans ce cas les
enroulements sont connectées à un collecteur permettant de
modifier le comportement du moteur au démarrage.
AVANTAGES
–Simplicité de de construction et d'utilisation
–Absence de pièces d'usure peu de maintenance
–Fiabilité et durée de vie importante
–Adaptation à divers environnements
–Vitesse de rotation sensiblement constante pour une large plage de couples de charge
APPLICATION
–Moteur d'actionneurs
–Essuie glaces
–Pompes centrifuges ou volumétriques
–Ventilateur
–Compresseur
–
3) caractéristique de couple
Page 2/7

Le couple moteur et le couple résistant varient en fonction de la vitesse de rotation les deux courbes
de couple se coupent en un point qui sera le point de fonctionnement du moteur. En ce point les
couples moteurs et résistants sont égaux.
Cette courbe montre que le moment du couple utile est important au démarrage.
•Le couple utile présente un maximum 2.5Tn
•Le glissement est maximum g=1 au démarrage
•On peut trouver une zone quasi-linéaire au voisinage de la fréquence de rotation
nominale. Comme cette zone correspond au fonctionnement normal, nous chercherons
l'équation de la caractéristique de la forme: T=a.N+b
ZONE NORMALE D'UTILISATION
Consommation de courant
On constate que le courant de démarrage est beaucoup plus important que le courant nominal (5 à
7 fois)
4) Branchement
Une plaque de raccordement ramène les extrémités des bobinages à l'extérieur du moteur. On
dispose ainsi de 6 bornes de connections disposées comme suit
Page 3/7
In
ωn
Id

une plaque signalétique indique les tensions de fonctionnement du moteur par exemple
Le moteur est prévu pour être branché
1. en triangle sur un réseau triphasé 220V
2. en étoile sur un réseau triphasé 380V
3. Il consommera 62,2 A en 220V et 40 A en 380V (Rq 40 = 62,3/√ 3)
5) Puissance
La puissance électrique consommée est
Page 4/7

U tension entre phase
I Intensité dans la phase
Le cos Φ d'un moteur est une caractéristique indiquée sur la plaque signalétique du moteur
Exercice 1
On mesure les caractéristiques de fonctionnement du moteur suivant :
Moteur asynchrone triphasé 220v/380v 4 pôles est câblé sur un réseau 50 Hz sa plaque
signalétique indique une puissance de 4,4Kw pour un courant de 16,3A/9,4A et une vitesse
nominale de 1420 tr/min et un cos Φ de 0,85
On fait tourner ce moteur à vide sous 380V on constate qu'il tourne à 1493 tr/min avec un courant en
ligne de 5,9A et absorbe une puissance mesurée de 550W
Calculez la vitesse statorique du moteur Ns=50*60/2 = 1500tr/min
Calculez le cos Φ du moteur
cos Φ =P/√3U.I = 0,85
Sous charge ce même moteur tourne à 1419 tr/min et absorbe et absorbe une intensité
de 9,4A en consommant une puissance électrique de 5,5 kW
Calculez à ce point de fonctionnement
le facteur de glissement g
le cos Φ du moteur
Bilan des puissances
Pn = U.I√3cos Φ = 3u.i.cos Φ
Pjs = 3.r.I²=3/2R.I² r résistance d'une d'un enroulement R résistance mesurée entre
phases
Pf généralement négligée
Ptr est considérée comme un couple T qui tourne à la vitesse de synchronisme
Ptr= Tωs=(Pn-Pjs-Pf)
Pjr difficile à mesure assimilé à la perte de vitesse entre ωs et ω Pjr = gTωs=gPtr
Pv pertes dues au frottements généralement négligée
Pmc c'est l'énergie mécanique utilisée par le système
Pmc = Tu.ω
le rendement est le rapport entre la puissance mécanique utilisée et la puissance
électrique fournie
n=Pn/Pmc
Page 5/7