la machine asynchrone

Le moteur asynchrone Page 1 sur 9 Terminale électrotechnique
FONCTION CONVERTIR L’ENERGIE
LA MACHINE ASYNCHRONE
Objectif terminal :
A la fin de la séquence, l’élève sera capable de :
_ justifier le choix du convertisseur d’énergie
Objectif intermédiaire :
_ identifier la structure interne de la machine
_ identifier les caractéristiques de la machine grâce à la plaque à borne
_ justifier le type de couplage effectué sur la machine
_ identifier les différentes caractéristiques de couple et de courant de la machine
_ identifier et justifier les différents procédés de démarrages de la machine
_ justifier le type de service et la classe de protection de la machine
Prérequis :
_ les grandeurs électriques caractérisant la machine asynchrone
I. INTRODUCTION
Les moteurs asynchrones représentent au moins 80% des moteurs électriques utilisés couramment ; cela est dû,
en grande partie à :
_ son coût peu élevé
_ sa robustesse
_ sa simplicité de construction
_ ses facilités de démarrage
II. FONCTION
Le moteur asynchrone est une machine transformant l’énergie électrique apportée par le courant alternatif
monophasé ou triphasé en énergie mécanique. C’est un convertisseur d’énergie ; Il est caractérisé par des
grandeurs d’entrées qui sont électriques et des grandeurs de sorties qui sont mécaniques.
III. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Les trois champs alternatifs produits par les 3 bobines
identiques placées à 120° alimentées en courant
triphasé se composent pour former un champ
magnétique tournant.
Le champ magnétique tournant, induit dans le disque
conducteur des courants de Foucault. Ceux-ci, d’après
la loi de Lenz doivent s’opposer à la cause qui leur à
donné naissance.
Comme ils ne peuvent empêcher la rotation du champ
tournant, ils entraînent le disque en rotation, mais en
aucun cas, le disque ne peut atteindre la vitesse du
champ sinon il y a suppression du phénomène qui est à
l’origine des courants induits.

Le moteur asynchrone Page 2 sur 9 Terminale électrotechnique
IV. CONSTITUTION
On classe les différentes pièces rencontrées dans toutes machines tournantes selon les trois grandes fonctions
réalisées.
Organes constitutifs
Organes électriques
1- Enroulements statoriques
2- Barres de cuivre rotorique
Organes mécaniques
5- Carter avec fixation ou stator
6- Rotor avec son arbre
7- Roulements à bille
8- flasques
9- Ventilateur
10- Capot de ventilation
• Rôles des organes
Organes électriques
_ produire le flux électromagnétique ( champ tournant )
_ assurer la continuité de l’énergie entre le réseau et la machine
Organes magnétiques
_ canaliser le flux électromagnétique avec un minimum de pertes
Organes mécaniques
_ d’assurer la transmission de l’énergie mécanique
_ d’assurer le support et le guidage des masses tournantes
_ d’assurer la protection des parties actives
_ d’assurer la fixation de la machine
Ces différents organes peuvent être regroupés en 2 parties :
_ la partie fixe : Le stator
_ la partie mobile : le rotor
Organes magnétiques
3- circuit magnétique fixe
4- Circuit magnétiques tournant
11- Tige de montage
12- Plaques à bornes

Le moteur asynchrone Page 3 sur 9 Terminale électrotechnique
Le stator : Partie fixe comprenant trois enroulements identiques répartis sur un circuit magnétique feuilleté (
tôle en acier au silicium pour diminuer les pertes par hystérésis et par courant de Foucault, en
général ces tôles sont isolées par oxydation ou par un vernis isolant ). Les enroulements sont
constitués de conducteurs logés dans des encoches du circuit magnétique. Ces enroulements seront
alimentés par le réseau via la plaque à bornes.
Le rotor :
Il existe deux types de rotor :
Le rotor à cage d’écureuil
Le bobinage est réduit à un ensemble de conducteurs ( 1 ) dont toutes les extrémités ( 2 ) sont reliées entre elles
en formant une cage. Ce type de rotor est aussi appelé rotor en court- circuit.
Le rotor bobiné
Trois enroulements couplés en étoile, le point neutre n’est pas accessible, par contre, les entrées des
enroulements sont reliés à la plaque à bornes du stator via un ensemble de bagues et de balais. Le circuit
magnétique du rotor est aussi feuilleté.
L 1
L 2
L 3
S t a t o r R o t o r RRR
A r b r e
B a g u e
R é s is t a n c e s d e d é m a r r a g e
B a la i

Le moteur asynchrone Page 4 sur 9 Terminale électrotechnique
• Intérêt de ce type de rotor
On utilise ce type de rotor s'il faut absolument limiter l'appel du courant au démarrage et obtenir un couple de
démarrage élevé : Démarrage rotorique.
V. GRANDEURS CARACTERISTIQUES
5.1 Relations grandeurs d’entrées / grandeurs de sorties
♦ La puissance électrique (W) absorbée par un moteur asynchrone
♦ La vitesse de synchronisme (tr/s) : vitesse de rotation du champ tournant
f :fréquence de synchronisme, fréquence du réseau ( Hz )
p : nombre de paires de pôles du stator
♦ La vitesse angulaire du rotor Ω
ΩΩ
Ω (rad/s) : s’exprime à partir de la vitesse de rotation du rotor
n : vitesse de rotation en (tr/s)
remarque : n est inférieur à ns
♦ La puissance mécanique (puissance utile) est celle obtenue sur l’arbre du moteur, c’est celle qui désigne
la puissance nominale du moteur
Pu s’exprime en W
Cu : couple utile moteur (N.m)
Ω en rad/s
♦ Le glissement : c’est un écart relatif, il est donc sans unité, il s’exprime en %
g=
ns
nns
−
5.2 Bilan de puissance
Moteur asynchrone
ENERGIE
ELECTRIQUE ENERGIE MECANIQUE
CONVERTIR
L’ENERGIE
pertes
Pa= ϕ cos3 ××× IU
Ns=
p
f
n
×
Π
×
=
Ω
2
Ω
×
=
CuPu

Le moteur asynchrone Page 5 sur 9 Terminale électrotechnique
Puissance transmise au stator
Puissance transmise au rotor
( Puissance électromagnétique )
Puissance mécanique rotorique
Puissance mécanique utile
Pertes par hystérésis et
courant de foucault au stator
Pertes par hystérésis et
courant de foucault au rotor
Pertes mécaniques dues aux
frottement des paliers
Pertes mécaniques dues à
la ventilation
Pertes par effet joules
au rotor
Pertes par effet joules
au stator
 Rappels
_ pertes par courant de Foucault : lorsqu’un courant alternatif parcourt une bobine fixée sur un noyau
magnétique, il y a création d’un flux alternatif. Ce flux variable crée dans le circuit magnétique des
courants induits appelés courant de Foucault qui provoquent des pertes par effet joule et donc provoque
un échauffement du matériau.
_ pertes par hystérésis : lorsqu’un matériau magnétique est soumis à un flux variable, il y a aimantation
puis désaimantation de la matière. L’énergie qui est absorbée durant l’aimantation n’est pas totalement
restituée lors de la désaimantation, une partie se transforme en chaleur.
Remarque : Les pertes par hystérésis et par courant de Foucault sont liées. On parle généralement de pertes fer
globales.
5.3 La plaque signalétique
Cette plaque, située sur la machine, nous donne les caractéristiques du moteur.
• Exemple de plaque
• Type de service : S1, S2, S3,…
• Type de construction
_ indice de protection IP 54
Il existe deux familles de fixation : à pattes ou à
flasques-brides. Deux codes existent selon les
positions de fixation.
_ position verticale ( V ) ou horizontale ( B )
• Contraintes liées à l’environnement
Les conditions normales d’utilisation des moteurs
standard sont : une température comprise entre –16 et
+ 40°C ; l’altitude inférieure à 1000m. Des
corrections seront apportées en dehors de ces valeurs.