principe de fonctionnement machine asynchrone -www.cours-online.com
1. Moteur asynchrone
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Principe de fonctionnement
On remarque :
- Si S = , il n’y aura pas de mouvement (car il n’y a pas de courant de Foucault)
- Si S > , le mouvement du barreau est asynchrone par rapport au champ
tournant.
- Si on remplace le barreau par un aimant permanent, le mouvement sera
synchrone (S = )
Donc :
Barreau en AL/Cu => Moteur asynchrone
Barreau aimanté => Moteur synchrone
La variation de l’induction magnétique
sur le barreau entraine l’apparition des
courants induits dans celui-ci (courants
de Foucault).
D’après la loi de Lenz, le barreau se met
à tourner pour rattraper le mouvement
de .
2. Moteur asynchrone
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Moteur asynchrone triphasé
Rotor Bobinage
Stator
- Moteur très utilisé (simple à construire,
très fiable, peu d’entretien)
- Stator (partie fixe avec bobinage)
- Rotor (bobiné en cage d’écureuil)
- Les deux circuits magnétiques sont
constitués d’un empilage de fines tôles
métalliques (évite circulation des
courants de Foucault).
Inspiré du cours de M. Alain Charbonnel (Caen)
3. Moteur asynchrone
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Principe de fonctionnement
Le principe des moteurs à courants alternatifs repose sur l’utilisation d’un champ
magnétique tournant produit par des tensions alternatives
Si plusieurs bobines sont placées à proximité les
unes des autres, le champ magnétique résultant
est la somme vectorielle. (dans le cas des 3
bobines, elles sont disposées dans le stator à
120° les unes des autres)
Les 3 enroulements statoriques
créent donc un champ
magnétique tournant, sa
fréquence est nommée fréquence
de synchronisme (une boussole
placée au centre tournerait à
cette vitesse de synchronisme).
La circulation d’un courant alternatif dans une
bobine créée un champ magnétique B alternatif
(même sens et fréquence que le courant) dans
l’axe de la bobine (grandeur vectorielle).
7. Moteur asynchrone
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Branchement étoile ou triangle
- Branchement étoile : La tension aux bornes de chacune des bobines est de 230V.
- Branchement triangle : Chaque bobine est alimentée avec la tension nominale du
réseau de 400V
- L’utilisation du couplage étoile est utilisé si un moteur de 230 V doit être relié sur
un réseau de 400 V ou si un moteur doit démarrer à puissance réduite (cas d’une
charge à forte inertie mécanique).
9. Moteur asynchrone
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Puissance et rendement
N =
f
p
NS : Vitesse du champ tournant (tr/s)
p : Nombre de paires de pôles
f : fréquence du réseau d’alimentation (Hz)
Pabsorbée (W) : = . . . ( ) avec U tension entre 2 phases
Putile (W) : = . avec rendement du moteur
= . avec Cu le couple utile
et la rotation du moteur (rd/s)
= ( . )/ Nr vitesse de rotation nominale (tr/min)
10. Moteur asynchrone
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Caractéristique du moteur asynchrone
Le couple (N.m) varie avec la fréquence de rotation (tr/min) du moteur accouplé à la charge
entrainée (supposée fixe).
Les caractéristiques du moteur et de la charge se croisent au point de fonctionnement pour
lequel les couples moteur et résistant sont identiques.
De manière générale, le point de fonctionnement en moteur doit être choisi pour N<Ns et doit
être placé dans la partie verticale de la courbe (au plus près de la vitesse de rotation
nominale Nr (aussi appelée Nn)
Zone linéaire de
fonctionnement
13. Moteur asynchrone
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Branchement au réseau EDF
La liaison du moteur au réseau nécessite un certain nombre de dispositifs de sécurité et de commande.
Sectionneur d’isolement avec
fusibles permet de déconnecter
le moteur du réseau pour des
opérations de maintenance par
exemple. Il protège le dispositif
en aval contre les risques de CC
grâce aux fusibles.
Le contacteur permet d’alimenter
le moteur (en commande
manuelle ou automatique avec
un automate programmable).
Le relais thermique protège le
moteur contre les surcharges de
courant (réglage de l’intensité
maximal admissible). Il permet de
détecter une différence de
courants entre les phases en cas
de coupure de liaison par
exemple.
Le transformateur
abaisse la tension
secteur à une
valeur de 24V
pour garantir la
sécurité des
utilisateurs sur la
partie commande.
14. Moteur asynchrone
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Remarque : Pour modifier le sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé, il
suffit de permuter deux des trois phases.
15. Moteur asynchrone
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Variateur de vitesse
Le moteur asynchrone est très ancien mais il reste d’actualité. L’électronique permet de faire
varier la fréquence de rotation.
Il faut faire varier la fréquence du courant d’alimentation et donc du champ magnétique.
Les variateurs de vitesse sont en fait des variateurs de fréquence.
Ils permettent :
- Variation de vitesse de 5% à 200% de la vitesse nominale
- Une conservation du couple quelque soit la vitesse
- Des rampes d’accélération et de décélération
- Rotation dans les deux sens
Une protection du moteur est intégrée au variateur
La consigne de vitesse est en générale fournie sous forme
d’une tension de 0 à 10 V par exemple.
Le courant électrique issu du réseau est dans un premier temps
converti en courant continu, et ensuite reconverti en courant
alternatif par un onduleur à une fréquence différente (on peut
aussi convertir du monophasé en triphasé si nécessaire).
http://fisik.free.fr/ressources/onduleur.swf
L’onduleur travaille en hacheur, qui va moduler le courant par
largeur d’impulsions, le courant résultant est proche d’une
sinusoïde.
Principe de fonctionnement d’un onduler
