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Terminale STI Génie Mécanique

MAS

MOTEUR ASYNCHRONE

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2. Principe et description du moteur asynchrone triphasé

2.1. Principe

Dans ce genre de moteur, dit à induction, le stator comprend des bobines fixes et régulièrement disposées qui engendrent un champ magnétique tournant lorsqu'elles sont parcourues par les diverses "phases".

Le champ tournant induit des courants dis de Foucault dans un rotor ; l'interaction du champ magnétique et des courants du rotor exerce sur celui-ci un couple qui tend à lui faire rattraper le champ tournant.

Si le rotor tournait à la même vitesse que le champ statorique il n'y aurait plus de courants induits, donc plus de couple.

En régime normal le rotor tourne donc à une vitesse inférieure au synchronisme d'où son autre nom de moteur asynchrone.

Ne nécessitant que très peu d'entretien les moteurs asynchrones sont de loin les plus employés dans l'industrie.

Leur seul désavantage par rapport aux moteurs à courant continu se situe dans le réglage de la vitesse de rotation. Pour les premiers il suffit de faire varier la tension d'alimentation tandis que pour les seconds il faut faire varier la fréquence des courants alternatifs. Le développement de l'électronique de puissance a aujourd'hui permis de surmonter cette difficulté.

2.2. Description

2.2.1. Stator ou inducteur

Des conducteurs logés dans des encoches autour de la carcasse sont reliés pour former un enroulement triphasé équilibré. Suivant leur distribution autour du stator, ils forment 3p bobines placées à 120°/p les unes par rapports aux autres.

Alimenté par un réseau triphasé de fréquence f , le stator crée 2p pôles inducteurs et un champ tournant à la fréquence de synchronisme n S telle que :

ns = f p
Avec ns en tr/s , f en Hz et p : nombre de paires de pôles.

Exercice n°1 : Un moteur asynchrone tétrapolaire est alimenté par réseau triphasé 50 Hz . Calculer en tr/s et en tr/min la fréquence de synchronisme de ce moteur.

Exercice n°2 : Pour une fréquence d'alimentation de 50 Hz, remplir le tableau ci-dessous :

Nombre de paire de pôle

p=1

p=2

p=3

p=4

p=5

Préfixe

___polaire

___polaire

___polaire

___polaire

___polaire

Fréquence de synchronisme en tr/s

Fréquence de synchronisme en tr/min

Vitesse de synchronisme en rad/s

Couplage sur le réseau :

Le stator comporte 6 bornes, comme le montre la figure n°1 ci-dessous :

bornier MAS
Fig 1 : Bornier d'un moteur asynchrone

Suivant le type de réseau et la tension nominale aux bornes d'un enroulement du moteur, on utilisera le couplage étoile (Y) ou triangle (Δ).

Exercice n°3 : On dispose du réseau basse tension EDF 230 V / 400 V / 50 Hz . Sur la plaque signalétique du moteur asynchrone, on lit les indications suivantes : 230 V / 400 V / 50 Hz.

  1. Donner la signification des 3 indications relatives au réseau.
  2. Donner la signification des 3 valeurs portées sur la plaque signalétique.
  3. Choisir le couplage adapté.
  4. Dessiner le couplage du moteur et son raccordement au réseau.

Exercice n°4 : On dispose du réseau basse tension EDF 230 V / 400 V / 50 Hz . Sur la plaque signalétique du moteur asynchrone, on lit les indications suivantes : 400 V / 690 V / 50 Hz.

  1. Donner la signification des 3 indications relatives au réseau.
  2. Donner la signification des 3 valeurs portées sur la plaque signalétique.
  3. Choisir le couplage adapté.
  4. Dessiner le couplage du moteur et son raccordement au réseau.

2.2.2. Rotor ou induit

Il existe deux types de rotors :

Rotor à cage d'écureuil :

Des barres métalliques sont court-circuité par deux couronnes de faible résistance.

Avantage : facile à construire et faible coût.

Inconvénient : pas d'accès électrique au rotor.

symbole moteur à cage
Fig 2 : Symbole du moteur à cage

Rotor bobiné :

Des conducteurs, logés dans des encoches du rotor, forment un enroulement triphasé comportant 2p pôles, comme au stator. Les extrémités sont soudées à 3 bagues solidaires de l'arbre de rotation. Des balais frottant sur ces bagues permettent l'accès électrique au rotor.

Avantage : accès électrique au rotor.

Inconvénient : coût plus important.

symbole moteur à rotor bobiné
Fig 3 : Symbole du moteur à rotor bobiné

Bibliographie et sites web associés à cette page :

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