ns n I. Champ tournant, rotation synchrone, rotation asynchrone TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 1/9

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1 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 1/9 I. Champ tounant, otatioynchone, otation asynchone On appelle champ tounant un champ magnétique animé d'un mouvement de otation. On peut en cée un en faisant toune un aimant su lui-même : Une aiguille aimantée placée sous l'aimant pécédent s'accoche au champ magnétique et effectue une otation à la même vitesse que le champ tounant. On dit que la otation de l'aiguille et celle de l'aimant sont synchones. Si on emplace l'aiguille aimantée pa un cylinde conducteu constitué d'un matéiau non feo-magnétique, on constate que ce cylinde (en aluminium) toune. Cependant, à la difféence de l'aiguille aimantée, la otation du cylinde et celle de l'aimant ne sont pas synchones. Le cylinde toune moins vite que le champ tounant. On dit que la otation du cylinde d'aluminium et celle de l'aimant sont asynchones. REMARQUES : On appelé g le glissement, 0 g 1 Si g = 1 (100% de glissement), le cylinde est à l'aêt Si g = 0 (0% de glissement), le cylinde toune à la même vitesse que le champ tounant. n g= ns n n s g = s s

2 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) /9 II. Réalisatiotatique d'un champ tounant On emplace l'aimant otatif pa un ensemble de tois bobines alimentées pa un éseau tiphasé dont les axes font ente-eux des angles de 10. Elles peuvent ête couplées en étoile ou en tiangle. ns= f Remaques : En intevetissant deux fils de phase, on invese le sens de otation du oto. La vitesse de synchonisme en tous pa seconde (vitesse de otation du champ tounant) est égale à f, la féquence du couant altenatif qui alimente les bobines. f =50Hz, =50t/s=50x60=3000 t/min. On peut modifie le système en plaçant 6 bobines (dont les axes font ente eux des angles de 60 banchées de telle façon que deux bobines diamétalement opposées soient montées eéie et pésentent du côté de l'aimant des pôles de même nom. On double également le nombe de pôles le l'aimant cental. On emaque alos que la féquence de synchonisme est divisée pa deux.

3 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 3/9 D'une façon généale, si p est le nombe de paies de pôles d'uystème alimenté sous une féquence f, la vitesse de synchonisme en t/s (vitesse de otation du champ magnétique) est égale à f/p. ns= f p II. Constitution et banchements du moteu asynchone tiphasé a) Le stato à 4 encoches (empilage de tôles en acie isolées les unes des autes) dans lesquelles sont bobinés les tois enoulements de fil de cuive émaillé (U-X) ; (V-Y) et (W-Z) b) Roto à cage d'écueuil en aluminium, siège d un couant induit i, lui même esponsable de la foce de laplace f qui entaîne le oto en otation. (Règle des tois doigts de la main doite). B v n< B i i f

4 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 4/9 c) Couplage des enoulements statoiques : d) Utilisation d'un jeu de baettes pou change le mode de couplage du stato (démaage en étoile puis passage en tiangle) : e) Remaques : Il faut choisi le mode de couplage en fonction des valeus de tensions indiquées su la plaque moteu. Si 0V-380V est indiqué, il faut egade la plus petite des deux valeus soit 0V. C'est la tension qui doit ête aux bones de chaque enoulement. Si mon éseau est 0V/380V, il fauda banche chaque enoulement ente phase et neute, ce qui coespond à un couplage étoile. Si mon éseau est un 17V/0V, il fauda banche chaque enoulement ente phase et phase ce qui coesponda à un couplage tiangle. Si on applique la tension nominale à un MAS à cage d'écueuil au démaage, il y aua suintensité au démaage (4 à 8 fois la valeu nominale) ce qui isque de bûle les fils des enoulements statoiques. Il fauda donc augmente pogessivement la tension aux bones de ces enoulements de 0 à la valeu nominale. Si on ne dispose pas d'un dispositif pemettant cela (altenostat tiphasé), on démae en étoile puis on passe manuellement en tiangle à l'aide d'un jeu de baettes (pocédé économique)

5 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 5/9 III. Etude énegétique du MAS P FS P m P a P TR P MT STATOR ROTOR BÂTI P u P JS P JR Pa : puissance absobée P JS : petes joule statoiques P FS : petes fe statoiques P TR : puissance tansmise au oto P JR : petes joule otoiques P MT : puissance mécanique totale P m : petes mécaniques P u : puissance utile P c = P FS + Pm : petes constantes (ou petes collectives) Pa = 3UI cosϕ En étoile P JS = 3I avec : ésistance d' un enoulement en P JS = 3RI En tiangle P JS = 3J avec : ésistance d' un enoulement en Pou les deux couplages : P JS = I 3 I P JS = RJ = R = R = RI 3 3 RI avec R : ésistance vue ente deux phases en P FS =? mais P FS est à peu pès égal à Pm donc à Pc/ P TR =T em s avec T em : couple électomagnétique en Nm et s : vitesse de synchonisme en ad/s. P MT = T em avec T em : couple électomagnétique en Nm et : vitesse du oto en ad/s. P JR = P TR - P MT = T em s - T em =Tems 1 s = P s TR s = gp donc P TR JR=gP TR P m =T p avec T em : couple de petes en Nm et : vitesse du oto en ad/s. P u =T u avec T u : couple utile en Nm et : vitesse du oto en ad/s. T u = T em - T p RESISTANCE VUE ENTRE DEUX PHASES POUR LE COUPLAGE ETOILE : équivaut à équivaut à R = RESTSTANCE VUE ENTRE DEUX PHASES POUR LE COUPLAGE TRIANGLE : équivaut à égal à égal à R= 3

6 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 6/9 IV. Essai en chage du MAS (Leoy Some 1500W) A vitesse constante, le couple utile T u du moteu est égal et opposé au couple ésistant T du fein à poude que l on L ampèemète mesue le couant de ligne I(A) absobé pa le moteu. 1 3 N A V Le wattmète mesue la puissance électique P a (W) absobée pa le moteu W M peut augmente et mesue T u =T On en déduit P u (W)=T u (Nm)(ad/s) T u T Fein à poude Le voltmète mesue la tensioimple du éseau V(V) que l on peu faie vaie (gâce à un altenostat tiphasé)

7 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 7/9

8 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 8/9 V. Ce qu'il faut eteni de l'essai en chage du MAS T T Zone d'instabilité g gand (>10%) Le oto "décoche" Risque de bloquage intempéstif Couple de démaage impotant. L'accéléation est fanche au démaage, le MAS est neveux. Vitesse à vide. Impossible à modifie, sauf en changeant la féquence du tiphasé avec un onduleu. On emaquea que le glissement est patiquement nul à vide Couple maximal (Augmente losque U augmente) Zone de stabilité g<4% Caactéistique mécanique d'un MAS s Plus le couple utile augmente, plus la vitesse diminue donc plus le glissement augmente (mais assez faiblement en zone de stabilité) et plus le couant dans le stato augmente. Quand on est à vide, le couant Iv set à magnétise le stato et à lutte conte les fottements. Plus le glissement augmente, plus le couant induit dans le oto augmente et plus le couple utile augmente en effet P JR = gp TR. Et P JR = R oto I oto donc quand g augmente, I oto (impossible à mesue) augmente aussi. Si I oto augmente, le couple utile augmente lui aussi ca les foces de Laplace s exeçant su le oto sont popotionnelles à I oto (et aussi au champ B donc au couant I dans le stato). Couant de démaage diect en tension nominale. On obseve une "pointe de couant" au démaage. Il faut donc évite de démae en tension nominale, il faut augmente pogessivement la tension d alimentation avec un altenostat ou un couplage étoile puis tiangle pou un MAS suppotant le couplage tiangle. Régime nominal = endement maximal. A vide. Couant dans le oto en fonction de la vitesse qui diminue losque Tu augmente. s

9 TGC LE MOTEUR ASYNCHRONE (MAS) 9/9 VI. Execice d application Un moteu asynchone tiphasé 0 V V, 50 Hz à 8 pôles est essayé à vide puis en fonctionnement nominal. Les valeus suivantes sont elevées : - le moteu asynchone est alimenté pa un éseau 0V/380V, 50 Hz ; - à vide : intensité en ligne I 0 = 10 A, puissance absobée P 0 = 875 W. - en chage : intensité du couant en ligne I = 35A, puissance absobée Pa = 1800W, glissement g=,7%. - la ésistance entes phases du stato est : R = 0,5. Pou le fonctionnement nominal du moteu : 1) Quel sea le couplage de ce moteu? ) Démontez que la féquence de synchonisme vaut 750 tous pa minute. 3) Déteminez la féquence de otation du moteu? 4) Déteminez le facteu de puissance du moteu. 5) Démontez que les petes pa effet joule dans le stato valent 919 W. 6) Démontez que les petes mécaniques et les petes dans le fe du stato valent chacune 400 W. 7) Démontez que la valeu des petes pa effet joule dans le oto valent 456 W. 8) Quelle est la valeu de la puissance utile? 9) Calculez le endement du moteu. 10) Déteminez le moment du couple utile délivé pa le moteu. 11) Le éseau tiphasé 0V/380V n'alimente que le moteu asynchone en fonctionnement nominal. Vous indiqueez la valeu numéique des gandeus que mesuent chaque appaeil. 1 3 A W N V M W 0 W 400 W 1800 W Pa Stato P FS P TR P FR Roto Pm - P Pu FS? P JS P JR = g.p TR 919 W 456 W

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