Documentation sur les moteurs électriques

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1 Documentation sur les moteurs électriques Projet tutoré De Terris, Sabot, Bedos, Geoffroy-Giralté, Tourneur

2 Sommaire Présentation des types de moteurs page 3 I Généralités page 4 II Constitution page 5 III Principe de fonctionnement page 7 IV Décodage de la plaque signalétique page 8 V Couplage moteur page 8 2

3 Les différents types de moteurs 1 Présentation des moteurs Fonction d un moteur Élément de base d un moteur - Le stator (inducteur) est la partie fixe qui produit le champ magnétique. Le champ magnétique est produit par un passage de courant dans une bobine. - Le rotor (induit) qui est la partie mobile mise en rotation par le stator 3 Moteur à Courant Continu Avantage : Réglage de vitesse facile Utilisation : Petits outils, appareils électroportatifs sans fil Le moteur peut fonctionner en alternatif, on peut donc le considérer comme un moteur universelle. L induit est alimenté par un collecteur et des balais ce qui créer une usure donc un point faible. 4 Moteur Pas à Pas Avantage : Petit moteur de précision Utilisation : Mécanique de précision (imprimante, lecteur CD) Le moteur possède un système de commande électronique, il fonctionne sous impulsions électriques. Le déplacement angulaire du rotor varie de 4 à 400 pas par tour. 3

4 I Généralités Avantage : Moteur robuste et simple Utilisation : Moteur machines outils, et nettoyeur haute pression Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé dans l industrie, sa simplicité de construction en fait un matériel très fiable et qui demande peu d entretien. Il est constitué d une partie fixe, le stator qui comporte le bobinage, et d une partie rotative, le rotor qui est bobiné en cage d écureuil. Les circuits magnétiques du rotor et du stator sont constitués d un empilage de fines tôles métalliques pour éviter la circulation de courant s de Foucault. Les moteurs asynchrones peuvent démarrer par leurs propres moyens s'ils sont polyphasés. Le couple de démarrage des moteurs asynchrones est faible. C'est un moteur dont la vitesse est proportionnelle à la fréquence du courant : n = f / p 4

5 II Constitution On distingue 2 catégories de moteur asynchrones en fonction du type de rotor : - les moteurs asynchrones à rotor en court-circuit, de faible puissance. - les moteurs asynchrones à rotor bobiné à bagues dans lesquelles l'enroulement du rotor aboutit à des bagues par l'intermédiaire desquelles on peut insérer des résistances. Ils sont de grande puissance. Plusieurs types de rotor à cage existent, ils sont tous conçus de cette façon : 5

6 Le rotor à simple cage Dans des trous ou dans des encoches disposées sur le pourtour du rotor (à l extérieur du cylindre constitué par l empilage de tôles) sont placés des conducteurs reliés à chaque extrémité par une couronne métallique et sur lesquels vient s exercer le couple moteur généré par le champ tournant. Pour que le couple soit régulier, les conducteurs sont légèrement inclinés par rapport à l axe du moteur. L ensemble a l aspect d une cage d écureuil, d où le nom de ce type de rotor. La cage d écureuil est généralement entièrement moulée (seuls les très gros moteurs sont réalisés à l aide de conducteurs insérés dans des encoches). Ces moteurs ont un couple de démarrage relativement faible et le courant absorbé lors de la mise sous tension est très supérieur au courant nominal. En contre partie, ils ont un faible glissement au couple nominal. Ces moteurs sont utilisés principalement en forte puissance pour améliorer le rendement des installations sur des pompes et ventilateurs. Ils sont également associés à des convertisseurs de fréquence en vitesse variable, les problèmes de couple et de courant de démarrage sont alors parfaitement résolus. Rotor à encoches profondes C est la réalisation standard. Les conducteurs rotoriques sont moulés dans les encoches du rotor qui sont de forme trapézoïdale dont le petit côté du trapèze se situe à l extérieur du rotor. Le fonctionnement est analogue au moteur à double cage et l intensité du courant rotorique varie en fonction inverse de sa fréquence. Ainsi : - Au début du démarrage, le couple est élevé et l appel de courant réduit. - En régime établi, la vitesse est sensiblement celle du moteur à simple cage. Le rotor bobiné (rotor à bagues) Dans des encoches pratiquées à la périphérie du rotor sont logés des enroulements identiques à ceux du stator. Généralement le rotor est triphasé. Une extrémité de chacun des enroulements est reliée à un point commun (couplage étoile). Les extrémités libres peuvent être raccordées sur un coupleur centrifuge ou sur trois bagues en cuivre, isolées et solidaires du rotor. 6

7 III Principe de fonctionnement Le stator supporte trois enroulements, décalés de 120, alimentés par une tension alternative triphasée. Ces trois bobines produisent un champ magnétique variable qui à la particularité de tourner autours de l axe du stator suivant la fréquence de la tension d alimentation, ce champ magnétique est appelé champ tournant. Le champ tournant (statorique) vient induire des courants dans le rotor. Leur interaction entraîne la rotation du rotor à une fréquence légèrement inférieure à celle du champ tournant. Le bobinage Les bobines sont logées dans les encoches du stator. S il y a une paire de pôle magnétique pour chacune des trois phases, la fréquence de synchronisme est alors de 3000 tr/min. Si on augmente le nombre de paire de pôle, il est possible d obtenir des moteurs avec des fréquences de rotations différentes : - une paire de pôle 3000 tr/min - deux paires de pôle 1500 tr/min Le branchement des bobines sur le réseau se fait au niveau de la plaque à borne située sur le dessus du moteur. On dispose ainsi de 6 connexions, une pour chacune des extrémités des trois bobines. 7

8 IV Décodage de la plaque signalétique La plaque signalétique d un moteur asynchrone (moteur électrique) est la carte d identité du moteur délivrée et certifiée par le constructeur. Elle contient donc les caractéristiques nominales électriques du moteur. V Couplage moteur Afin d adapter électriquement un moteur par rapport à l alimentation électrique distribuée sur le réseau il est impératif de coupler les enroulements du moteur. Il existe deux couplages différents - le couplage triangle - le couplage étoile 1 Le couplage triangle Il est utilisé lorsque la tension U d alimentation triphasée du réseau alimente un seul enroulement. Le couplage triangle sera réalisé lorsque la tension triphasée du réseau sera identique à celle supportée par un enroulement. 8

9 2 Le coupage étoile Il est utilisé lorsque la tension U d alimentation triphasée du réseau alimente deux enroulements. Le couplage étoile sera réalisé lorsque la tension triphasée du réseau sera identique à celle supportée par deux enroulements 3 Illustration Pour un moteur 230V / 400V 230V indique la tension maximum supporté par un enroulement 400V indique la tension maximum supporté par deux enroulements On choisit le couplage en fonction du réseau électrique à disposition 9