Les moteurs électriques.

CHAPITRE 15 : Histoire des techniques Les moteurs électriques. TECHNOLOGIE 15-1 Les moteurs électriques

Sommaire 1 Introduction...p4 2 Histoire de la recherche...p5, 6,7 3 Qu'est ce qu'un générateur électrique...p8 4 Qu'est-ce qu'un moteur électrique...p9 5 Composition...p9 6 Classification des moteurs électriques...p10, 11 7 Les générateurs et moteurs les plus utilisés...p11, 12 -A La dynamo A1 Caractéristiques et emploi -B L'alternateur B1 Caractéristiques et emploi -C Le moteur universel...p12, 13 C1 Caractéristiques C2 Emploi -D Le moteur asynchrone...p13, 14,15 D1 Caractéristiques D2 Emploi D3 Démarrage a. Démarrage étoile/triangle b. Démarrage par autotransformateur c. Démarrage résistif d. Démarrage rotorique e. Démarrage électronique d Autres démarrages D4 Variation de vitesse par la fréquence -E Le moteur asynchrone monophasé...p15, 16 E1 Caractéristiques E2 Emploi E3 Démarrage a Démarrage par impulsion mécanique b Démarrage par phase auxiliaire et capacitive TECHNOLOGIE 15-2 Les moteurs électriques

-F Le moteur synchrone...p16, 17 F1 Caractéristiques F2 Emploi 8 Notions électriques...p18, 19 -A La puissance -B La puissance triphasée -C La puissance active -D La puissance apparente -E Puissance réactive -F Intensité -G Tension -H Facteur de puissance -I Rendement 9 Protection des moteurs...p20 -A Disjoncteur thermique -B Disjoncteur magnétothermique -C Disjoncteur à minima de tension -D Protection différentielle 10 Pannes et remèdes principaux...p20, 21 -A Grognement du moteur triphasé -B Le moteur grogne, -C Le moteur ne démarre pas du tout 11 Vocabulaire...p21 12 Bibliographie...p22 -A Sources écrites -B Sources Internet TECHNOLOGIE 15-3 Les moteurs électriques

1 Introduction Depuis son origine, l'homme découvre, cherche. Au début il s'agissait probablement de découvertes pour améliorer ses techniques de chasse, par nécessité de vie. Peu à peu, il s'est mis à découvrir, par curiosité, par défis lancés à lui-même. Les découvertes étaient d'abord très isolées et différentes les unes des autres. Durant le XV siècle le nombre de découvertes augmente et révolutionne l'europe. N'appelle-ton pas cette époque : la "Renaissance". La communication s'améliore : découverte de l'amérique par Colomb et les fabuleuses caravelles; naissance de l'imprimerie grâce à Gutenberg; les universités fleurissent : en Belgique se sera Louvain en 1425. Assez étrangement non seulement le rythme des découvertes s'accélère mais dans différentes parties du monde les scientifiques découvrent des choses similaires dans les mêmes périodes, par exemple : en électricité la découverte du moteur asynchrone par Ferraris, Galiléo et Doliwo. Hier les grandes entreprises se sont mises à encourager et même a créer des services de recherche comme : Général Electrique avec les chercheurs : Clarcke, Park, Concordia pour le développement de l'électronique de puissance pour le démarrage et la régulation, le contrôle de la vitesse des moteurs. Aujourd'hui, le monde devient un village grâce aux télécommunications et les informations entre scientifiques sont quasi permanentes. La puissance commerciale intensifie encore la recherche. Le temps des chercheurs isolés est terminé. A ce jour la terre est devenue une fourmilière homogène et unique de chercheurs. Alors de quoi demain sera-t-il fait? TECHNOLOGIE 15-4 Les moteurs électriques

2 Histoire de la recherche XVII siècle von GUERICKE Otto physicien allemand 1602-1686 1819 OERSTED Hans physicien et chimiste danois 1820 découvertes en cascade 1821 1831 1777-1851 AMPERE André Marie physicien français 1775-1836 DAVY Humphry Physicien et chimiste britannique 1778-1829 ARAGO François chercheur et politicien français 1786-1853 FARADAY Michaël anglais 1791-1867 1832 PIXII Hippolyte anglais fabricant 1808-1835 1834 JACOBI Karl Allemand mathématicien 1743-1819 1837 nov. DAVENPORT Thomas américain 1802-1851 découvre que 2 pôles électrisés se repoussent +/ + et -/-. invente la première machine électrostatique pour faciliter ses expériences. met en évidence la circulation du courant avec une aiguille. explique les constatations du physicien danois OERSTED. édifie la théorie de l'action mutuelle des courants : L'Electromagnétisme. découvre le principe de l'électro-aimant. réussi à aimanter un morceau de fer avec un solénoïde. trouve les premiers courants induits naissant dans les conducteurs placés dans un champ magnétique. Ce qui lui fait découvrir et réaliser le premier moteur électromagnétique. fabrique, crée à la demande et à l'aide d'ampère, le premier moteur magnétoélectrique créant un courant alternatif. inverse la structure de Pixii. réalise le premier moteur électrique commercialisable et dépose le brevet. TECHNOLOGIE 15-5 Les moteurs électriques

1845 FROMENT Gustave 1815-1865 1864 PACINOTTI Antonio italien 1841-1912 1869 GRAMME Zénobe inventeur belge 1826-1901 met au point le premier moteur rotatif comportant une couronne d'électro-aimants fixe attirant des barres de métal formant un cylindre. publie dans Nuovo Cimento un article scientifique sur un anneau tournant dans un champ magnétique et trouve ainsi l'induit des machines électriques, dont il envisage l'utilisation pour les génératrices ou des moteurs. Ne dépassant pas le stade expérimental, ses réalisations ne seront reconnues à Paris qu'en 1911. retrouve le principe de l'anneau de Pacinotti. améliore les premiers modèles d'alternateurs. invente le collecteur et rend possible la réalisation de générateurs à courant continu. invente la dynamo. 1871 présente à l'académie des Sciences à Paris la première magnéto : génératrice industrielle de courant continu. 1885 FERRARIS Galileo ingénieur italien 1847-1897 1887 TESLA Nikola ingénieur yougoslave 1856-1943 1889 OSSIPOWITSCH DOLIWO- DOBORRWOSLSK I Michail électricien russe 1862-1919 découvre le principe du champ tournant dans la construction des moteurs électriques. réussit à créer un champ magnétique tournant qui permet d'entraîner en rotation une armature mobile tournante. invente le premier moteur asynchrone à courant triphasé à cage d'écureuil. En fait les 3 chercheurs Testa, Ferraris et Doliwo se disputent l'invention du premier moteur. 1890 Mise en service de la première locomotive électrique de métro à Londres. 1894 Electrification des trams zurichois. 1899 JENATZY Camille ingénieur belge 1868-1913 Record du monde de vitesse 105,879 km/h avec sa voiture électrique "La Jamais Contente". TECHNOLOGIE 15-6 Les moteurs électriques

1906 Premier aspirateur électrique commercialisé sous le nom de "pompe à dépoussiérage". 1920 Les machines à laver sont équipées de moteur électrique. 1964 Japon Création du premier train à grande vitesse le Tokaido. durant les années 1960 CLARCKE Edith 1883-1959 PARK Robert 1902-1994 CONCORDIA Charles 1908- américain recherchent et mettent au point la méthode moderne du contrôle de la vitesse et du couple des machines asynchrones et synchrones appelées : "Contrôle vectoriel". 1961 Chrysler équipe la première voiture d'un alternateur au lieu d'une dynamo 1980 application du "contrôle vectoriel" naissance des premiers moteurs synchrones autopilotés. 1985 les paquebots sont propulsés par des machines synchrones autopilotées d'une puissance de 20MW. 2000 les moteurs à courants continus supérieurs à 1Kw sont remplacés par les moteurs asynchrones à contrôle vectoriel de flux. TECHNOLOGIE 15-7 Les moteurs électriques

3 Qu'est-ce qu'un générateur électrique? Les découvertes de Oersted successives d'abord du champ électrique puis du champ magnétique et de leurs similitudes, suivies par l'explication du magnétisme par Ampère, ouvrent la porte à la découverte du générateur électrique. De fil en aiguille Zénobe Gramme, électricien belge, fait tourner la première machine à produire de l'électricité en courant continu : la dynamo. L'électricité, existant à l'état naturel, est découverte et produite volontairement par l'homme. Montage : Un aimant en forme anneau de fer. L'inducteur. Au milieu on place un fil de cuivre bon conducteur d'électricité isolé et bobiné sur un anneau de métal: L'induit. Fonctionnement : L'inducteur génère un champ magnétique entre ses deux pôles, nord et sud. On fait tourner l'induit, un déplacement d'électrons d'atome en atome se passe provoqué par le magnétisme reçu de l'aimant et l'électricité est née. Donc l'aimant de la dynamo mis en mouvement mécaniquement par la roue d'un vélo produit un courant électrique dans la bobine et crée ainsi du courant continu. Il s'agit d'un générateur, il existe une autre machine l'alternateur qui lui produit du courant alternatif. Celui-ci transforme l'énergie mécanique reçue en énergie électrique. Dans la réalité, ces générateurs sont raccordés mécaniquement par exemple: à des turbines à eau pour les centrales hydroélectriques ou marémotrice à des turbines à vapeur pour les centrales thermiques : nucléaire, gaz, charbon, déchets par une éolienne pour le vent sur les bateaux à des gros moteurs diesel un hôpital ayant besoin en permanence d'électricité pour sauver les gens aura une triple alimentation électrique : La distribution d'électricité publique, un groupe électrogène (moteur diesel avec générateur) et encore une série de batteries en cas de panne des deux autres sources électriques. Dans un premier temps le courant continu permettait d'alimenter des appareils à électrolyses, les éclairages et les moteurs à courant continu de l'industrie détrônant les anciennes sources moins souples tel que : l'énergie hydraulique éolienne, vapeur et même l'énergie de l'animal et de l'homme. TECHNOLOGIE 15-8 Les moteurs électriques

4 Qu'est-ce qu'un moteur électrique? Un moteur électrique, travaille à l'inverse du générateur ou de l'alternateur : il transforme l'énergie électrique reçue en énergie mécanique. Cela au départ d'une batterie ou d'une autre source d'alimentation électrique. Les moteurs sont alimentés soit par du courant continu (CC) ou par du courant alternatif (CA). Bien que de conception différente les moteurs fonctionnent sous deux grands principes : l'induction électromagnétique, découverte par l'inventeur britannique Michael Lardy. Un conducteur crée un courant «induit» lorsqu'il se déplace dans un champ magnétique. A l'inverse du premier principe la réaction électromagnétique observée par le physicien français André-Marie Ampère : un courant électrique passant dans un conducteur subit une force. Donc, lorsqu'un courant électrique passe par les connexions dans le conducteur enroulé de plusieurs tours (bobine) à des endroits précis de la partie mobile du moteur, un champ magnétique apparaît par l'interaction des aimants (ou bobines électromagnétiques) et provoque la rotation de la partie mobile du moteur. Ce par attraction et répulsion des aimants et crée ainsi une énergie mécanique qui entraîne l'arbre des machines comme la foreuse, le mixer, le lecteur DVD ou encore la locomotive du TGV. 5 Composition ailettes de refroidissement stator rotor collecteur arbre TECHNOLOGIE 15-9 Les moteurs électriques

6 Classification des moteurs électriques Techniquement, les familles de moteurs alternatifs et continus sont à peu prêt équivalentes, mais l'industrie a plus largement développé les moteurs alternatifs pour le réseau de distribution vu qu'il est alternatif et les moteurs continus, moins utilisés, ont plus été développés pour les transports alimentés en CC. Le tableau, ci-après, est basé uniquement sur les moteurs purement électriques. C'est à dire qu'il n'est pas tenu compte ici de toutes les variantes qu'apporte l'emploi de l'électronique aux moteurs modernes. Il est clair que cette technique révolutionne le fonctionnement et l'emploi des moteurs ; mais n'ayant pas d'informations suffisamment précises, j'ai préféré ne pas les inclure dans ce tableau mais bien en parler dans le développement. Par ailleurs la diversité diminue entre les moteurs à courant continu et alternatif vu les standardisations, coûts de production et l'emploi de l'électronique. COURANT CONTINU DYNAMO MOTEUR Autoexcitation Excitation séparée Excitation séparée Moteur servo Shunt Série Compound Shunt Série Compound Moteur universel TECHNOLOGIE 15-10 Les moteurs électriques

COURANT ALTERNATIF ALTERNATEUR MOTEUR Synchrone Asynchrone Asynchrone Synchrone Vitesse variable Rotor en courtcircuit Rotor bobiné 7 Les générateurs et moteurs les plus utilisés -A La dynamo Le plus primitif des générateurs électriques est d'un fonctionnement simple mais efficace. Il est constitué simplement d'un aimant et d'un long fil de cuivre enroulé sur un support, soit une bobine. Ce générateur, basé sur l'expérience de Faraday et créé par Gramme, est de fait à la base de toutes les génératrices mécaniques d'électricité. Dans celle-ci, les inducteurs sont fixes et les conducteurs induits sont mobiles. Elle ne produit que du courant continu. A1 Caractéristiques et emploi Produit du courant continu. Dynamo de vélo : La dynamo classique a un rendement de 35%. Le modèle intégré au moyeu de la roue de vélo a un rendement de 67%. Production maximum à 20 km/h 10 W, au delà, le rendement diminue. Dynamo de plus grandes puissances : charge d'accumulateurs, réseaux d'éclairage de secours et force motrice. TECHNOLOGIE 15-11 Les moteurs électriques

-B L'alternateur Ce générateur a le même principe de fonctionnement que la dynamo. Dans la plupart des cas, les inducteurs sont mobiles sur le rotor et les induits sont fixes sur le stator. Ils sont liés directement par leur arbre à la source mécanique qui les alimente et donc tournent au même rythme. Ils sont utilisés pour produire le courant dans les centrales électriques et groupes électrogènes. B1 Caractéristiques et emploi Produit du courant alternatif. dans les voitures couplées par courroies au moteur dans les éoliennes couplées aux pales par l'intermédiaire d'engrenages dans les centrales électriques couplées aux sources d'énergies mécaniques -C Le moteur universel Ce moteur à CC, fonctionne en fait aussi bien en CA, d'où son nom. Pour inverser son sens de rotation, il suffit d'inverser les polarités de l'induit et de l'inducteur pour inverser son sens de rotation. Lorsque les inducteurs sont alimentés, ils créent un champ magnétique dans l'entrefer. Quand l'induit est alimenté, ses conducteurs situés sous un même pôle sont parcourus par des courants de même sens et soumis à une force. Les conducteurs situés sous le pôle opposé sont soumis à une force de même intensité et de sens opposé. Les deux forces créent un couple qui fait tourner l'induit du moteur. Pour inverser le sens de rotation d'un moteur à courant continu il suffit d'inverser les polarités de la tension d'alimentation de l'induit ou des inducteurs. Comme la polarité de l'induit et de l'inducteur dépendent du sens du courant, si celui-ci s'inverse, les pôles de l'induit et de l'inducteur s'inversent aussi, mais les forces résultantes sont toujours dans le même sens. C1 Caractéristiques (+ points positifs, - points négatifs) + couple de démarrage important. + convient pour le petit appareillage car peu encombrant. - crée des parasites. - mauvais rendement. TECHNOLOGIE 15-12 Les moteurs électriques

- provoque des parasites, d'où l'emploi d'un antiparasitage obligatoire - de préférence ne pas tourner à vide car il s'emballe. - limite de vitesse d'utilisation élevée, vu le rotor bobiné, il s'agit du «défrettage», phénomène du à la force centrifuge finissant par casser les liens assurant la tenue des ensembles de spires (le frettage). Une partie de ces inconvénients sont partiellement résolus par des réalisations de moteurs sans fer au rotor appelé moteur «disques» ou moteur «cloches». C2 Emploi Machines portatives : perceuse, aspirateur, robot ménager. Traction des locomotives. -D Le moteur asynchrone triphasé Encore appelé moteur à cage d'écureuil, c'est le plus répandu des moteurs. Ce moteur sans connexion entre le stator et le rotor fonctionne en CA. Le terme asynchrone provient du fait que le champ magnétique du rotor a une rotation en léger décalage par rapport à la vitesse de rotation du magnétisme engendré dans le stator. Sa vitesse est proportionnelle à la fréquence du courant d'où l'intérêt de la gestion de sa vitesse avec ce genre de système. Pour les moteurs asynchrones de puissance de plus de 7KVA le démarrage sera facilité par le coupleur "étoile/ triangle". Le sens de rotation de ces moteurs en triphasé est obtenu par simple inversion de deux phases. Depuis l'avènement de l'électronique de puissance, dans les domaines de forte puissance, le moteur asynchrone détrône la machine synchrone. D1 Caractéristiques + convient pour de nombreux emplois. + très robuste. + construction facile, d'où prix avantageux. + le plus répandu des moteurs vu sa grande gamme de puissance et ses autres qualités. - lors du démarrage le courant peut atteindre 8 fois le courant nominal de la machine. D2 Emploi Moyen de transport : tram, métro. Machine industrielle et gros électroménager. Avec un accompagnement électronique de puissance : comme générateur dans l'éolienne par exemple. TECHNOLOGIE 15-13 Les moteurs électriques

D3 Démarrage a. Démarrage étoile/triangle Le plus classique pour les moteurs triphasés, comme dit plus haut, ce démarrage d'abord en étoile puis en triangle permet de diviser par la racine de trois la tension de démarrage. Cette méthode de démarrage est très économique. Il faut tenir compte pour ce genre de démarrage que la tension aux bornes, et donc le couplage triangulaire, correspondent à la tension du réseau. Par exemple pour un réseau 230v il faudra un moteur triangle 230/ étoile 400v. Le démarrage devra se faire à vide ou à couple résistant faible. Au second temps le moteur travaillera en pleine puissance et rejoint ses caractéristiques naturelles. Ce système permet également le fonctionnement à deux vitesses. b. Démarrage par autotransformateur Pour ce mode de démarrage, le stator du moteur asynchrone est relié à un autotransformateur qui permet d'effectuer un démarrage sous tension variable. La tension est progressivement augmentée, l'intensité du courant ne dépassant pas la valeur maximale désirée. c. Démarrage résistif Pour le démarrage résistif, on insère des résistances en série avec les enroulements statoriques dont l'effet limite la tension aux bornes. Une fois le démarrage effectué, on court-circuite ses résistances. Cette opération peut être effectuée progressivement par un opérateur à l'aide de rhéostats de démarrage. d. Démarrage rotorique Lors d'un démarrage rotorique, des résistances de puissance sont insérées en série avec les enroulements du rotor. Ce type de démarrage permet d'obtenir un fort couple de démarrage avec des courants de démarrage réduits mais il ne peut être mis en œuvre qu'avec des machines à rotor bobiné munis de contacts glissants (bagues et balais) permettant les connexions électriques des enroulements rotoriques. e. Démarrage électronique Grâce à l'évolution technique le variateur électronique permet un démarrage de grande souplesse, des économies d'énergie ou encore des variations de vitesse. TECHNOLOGIE 15-14 Les moteurs électriques

D4 Variation de vitesse par la fréquence La variation de vitesse par le réglage de la fréquence actuellement est la plus intéressante. Avec ce procédé le couple de démarrage est maintenu de manière constante, le courant et le facteur de puissance demeurent inchangés, et donc le couple résistant reste constant et ne varie pas. Cette méthode est utilisée depuis longtemps pour le réglage de la vitesse des moteurs asynchrones triphasés. Ils sont utilisés à la place des convertisseurs statiques et permettent un contrôle plus efficace et économique de ces moteurs. Dans la réalité un surdimensionnement de 10% des moteurs est nécessaire pour compenser les pertes dues aux harmoniques. Ces systèmes protègent le moteur de ces effets indésirables et évitent des bruits, vibrations et pulsations. -E Le moteur asynchrone monophasé Bien que moins utilisé que son frère triphasé, à puissance égale est plus volumineux ce moteur sans connexion entre le stator et le rotor fonctionne en CA. Il a besoin d'un moyen de démarrage comme un condensateur. E1 Caractéristiques + convient pour de nombreux emplois. + très robuste. - lors du démarrage le courant peut atteindre 12 fois le courant nominal de la machine. - volumineux. - cos ϕ et rendement plus faible que le moteur triphasé asynchrone. E2 Emploi Idem moteur triphasé mais uniquement avec alimentation monophasée. E3 Démarrage a Démarrage par impulsion mécanique C'est à dire simplement lancement du moteur à la main. b Démarrage par phase auxiliaire et capacitive Dispositif le plus employé, consiste à placer un voir deux condensateurs dans le circuit de l'une des bobines. La présence de cette capacité provoque le déphasage inverse à celui de l'induit, le fonctionnement en période de démarrage et en marche normale est voisin de celui d'un moteur monophasé à champ tournant. Pour garder ce déphasage entre les deux bobines durant la marche, le deuxième condensateur est déconnecté une fois le démarrage effectué car l'impédance du stator a augmenté. TECHNOLOGIE 15-15 Les moteurs électriques

c Démarrage par phase auxiliaire Sur ce type de moteur spécial, il y aura deux enroulements décalés de 90, le deuxième étant actif durant la phase de démarrage puis mis hors circuit par coupleur centrifuge. d Autres démarrages Par phase auxiliaire et résistance : de même genre que pour le moteur triphasé, il aura la particularité comme pour le démarrage à phase auxiliaire de mettre la résistance hors course par un coupleur centrifuge. Par phase auxiliaire et inductance : même principe que par démarrage résistif mais ici il s'agira d'une inductance. -F Le moteur synchrone Ce moteur synchrone existant en monophasé est généralement réaliser en triphasé, sa vitesse de rotation est proportionnelle à la fréquence du courant qui le traverse. Il est constitué dans la plupart des cas d'un inducteur fixe, le stator, et un induit tournant, le rotor. Il est de constitution très proche de l'alternateur. Une fois de plus l'électronique a fortement modifié son emploi. En effet associé à un onduleur de courant, il permet de fixer le couple moteur moyen constant avec un minimum de courant. Il s'agit de l'autopilotage, autrement dit : asservissement des courants statoriques par rapport à la position du rotor. F1 Caractéristiques + permet de modifier la fréquence et même fournir de l énergie réactive. + vitesse constante puisqu'en phase avec la fréquence. + facteur de puissance peut être égal à l unité. + excellent rendement. + depuis l'arrivé de l'électronique qui permet de réguler sa vitesse retrouve un nouvel intérêt pour les grandes puissances. - coût de production. - démarrage compliqué. - vitesse constante, donc ne peut varier. - peut employer vu ces inconvénients. Existe sous différentes formes et fonctionnement en courant continu : moteur Shunt, moteur Série, moteur Compound. En courant alternatif : moteur synchrone. TECHNOLOGIE 15-16 Les moteurs électriques

F2 Emploi Moyen de transport : TGV et autres machines de traction. Propulsion de navires. Sous forme d'alternateur, on l'utilise pour générer du courant dans les groupes électrogènes. Compensateur synchrone : amélioration du cos ϕ (ce dit cosinus phi). En monophasé assure la rotation uniforme de programmateurs de machine à laver. Machine à vitesse variable comme l'ascenseur. 8 Notions électriques Quelques notions électriques de bases sont utiles pour réaliser les mesures de consommation des moteurs. TECHNOLOGIE 15-17 Les moteurs électriques

-A Puissance : Rappel : Quantité d énergie qu il est possible de produire ou consommer par unité de temps. -B Puissance en triphasé : Le principe de la conservation de l'énergie, la puissance utilisée par un récepteur triphasé est égale à la somme des puissances dépensées par chacun des récepteurs donc : P= P1+P2+P3 En alternatif, on parlera de 3 puissances différentes : apparente, active, réactive. -C Puissance active : Puissance réellement transformée par le récepteur, ici le moteur, pour donner de l'énergie sous une forme nouvelle récupérable par exemple ici : mécanique. -D Puissance apparente : Obtenue par le produit U.I, celle-ci n'est pas transformée en une forme d'énergie récupérable. Elle se mesure à l'aide d'un voltmètre et d'un Ampèremètre. -E Puissance réactive : Ne donne pas la puissance utilisable mais correspond à la réaction magnétique du récepteur. -F Intensité : Un courant électrique est le nombre d'électrons libres qui circulent en une seconde dans un conducteur. Soit, un Coulomb par seconde. L'intensité se mesure sur un seul conducteur à la fois de l'alimentation à l'aide d'une pince Ampèrmétrique ou d'un Ampèremètre placé en série avec le récepteur pour les mesures inférieures à 1 Ampère. -G Tension : Pour qu un courant circule dans un circuit, il faut qu il y ait une différence de pression électrique à ses extrémités, appelée DIFFERENCE DE POTENTIEL ou TENSION aux bornes du circuit. Cette tension est donc la différence du nombre d'électrons entre deux points du circuit. Elle se mesure aux bornes de l'alimentation à l'aide d'un voltmètre. -H Facteur de puissance : Cos ϕ, cosinus phi, ou angle phi est le déphasage entre la puissance et la puissance apparente ou le déphasage entre la tension aux bornes du récepteur et l'intensité du courant qui y passe. On pourrait dire dans un TECHNOLOGIE 15-18 Les moteurs électriques

moteur asynchrone qu'il s'agit de l'écart qu'il y a entre les pôles du stator et du rotor. Un bon cos ϕ ne sera jamais égal à 1 car cela signifie que les pôles magnétiques du rotor et le stator sont les uns en face des autres. Le moteur serait à l'arrêt, en panne. Il sera idéalement de 0.9 pour les gros moteurs et pour les petits moteurs sera étalé entre 0.75 et 0.9. S'il est inférieur à cela on placera des condensateurs en parallèles sur l'alimentation pour le redresser. Unité de grandeur Symbole de la grandeur Unité de mesure Symbole de l'unité Puissance P watt W Tension U Volt v Intensité I Ampère A Puissance active P watt W Puis. apparente S volt ampère va Puissance réactive Q volt amp.réactif var En monophasé En triphasé P= U.I P= U.I. cos ϕ ou P= R.I² S =U.I. 3 Q=U.I. 3 sinϕ cos ϕ = P/S -I Rendement : Dans un moteur, la puissance nominale électrique, nécessaire pour produire une puissance mécanique, ne sera jamais égale à cette puissance mécanique. Une petite partie de la puissance électrique sera nécessaire pour vaincre le frottement des parties mobiles du moteur : les pertes mécaniques. De plus, le courant électrique traversant les bobines électriques du moteur va créer un échauffement de celle-ci. Les pertes électriques. Puissance utile = puissance absorbée + pertes. Il est évident que le rendement ne sera jamais supérieur à 1. η = rendement. P u = puissance utile. P a = puissance absorbée. (qui lui a été fournie) TECHNOLOGIE 15-19 Les moteurs électriques

9 Protection des moteurs -A Disjoncteur thermique : Vu le fort courant nécessaire au démarrage des moteurs, on utilisera des disjoncteurs thermiques à déclenchement lent, pour éviter des coupures de courant intempestives. Ces thermiques seront calibrés au plus juste en fonction de la puissance du moteur à protéger. Ils seront placés près de celui-ci car ils le protégeront de manière directe. -B Disjoncteur magnéto-thermique : La protection par disjoncteur magnéto-thermique à l'origine du circuit dans le tableau électrique mais ceux-ci auront une courbe de déclenchement adaptée au moteur soit du type D. -C Disjoncteur à minima de tension : Pour les moteurs de grande valeur, pour éviter qu'ils ne fonctionnent en manque d'une phase ou en sous-tension ce qui pourrait provoquer de graves dommages aux moteurs. Il sera placé, en plus, un disjoncteur à minima de tension. -D Protection différentielle : En tête d'installation une protection différentielle de 300 ma sera également prévue dans les installations domestiques. 10 Pannes et remèdes principaux Ce genre de pannes étant très étendu, il n'est pas possible ici de toutes les décrire. Il est important pour l'électricien de distinguer les pannes de bases auxquelles il peut remédier seul de celles à confier : à un bobineur ou dépendant de la distribution électrique du réseau sur lesquelles, il n'a pas de prise. L'électricien peut intervenir sur les circuits d'alimentation et de commande, sur les accessoires de démarrage externes à remplacer et sur le remplacement des ballets, les autres pannes seront à isoler si possible et à signaler soit au producteur d'électricité soit au bobineur. -A Grognement du moteur triphasé : Une phase est en rupture d'alimentation. Arrêt immédiat du moteur, vérification du circuit d'alimentation. Voir à la source si le réseau alimente bien les 3 phases. Si oui, vérification du circuit d'alimentation : connections, conducteurs, appareillages de protection et de commande par l'électricien. TECHNOLOGIE 15-20 Les moteurs électriques

-B Le moteur grogne, Ou vibre mais ne démarre pas : Vérifier si la tension d'alimentation est constante et de bon niveau. Si oui, vérifier le système de démarrage par l'électricien. Si non voir le distributeur d'électricité. -C Le moteur ne démarre pas du tout : Vérifier l'alimentation, le circuit d'alimentation complet, le moteur luimême. Après la vérification de l'alimentation et du réseau, vérification des ballets du moteur, si usés ou défectueux à remplacer. Si problème au stator ou rotor faire réviser le moteur par le bobineur. 11 Vocabulaire arbre flux collecteur harmonique inductance inducteur induit onduleur de courant redresseur rotor stator solénoïde axe du moteur sur lequel sont placées les plaques métalliques du rotor, les bobines et les collecteurs induction magnétique fixé à la partie fixe du moteur, donne l'électricité aux collecteurs, ils sont réalisés en carbone posé sur l'arbre du rotor reçoit l'alimentation électrique via les balais et la distribue aux bobines du rotor Perturbations et fluctuations de tension dues au déséquilibre de tensions triphasées, du champ électromagnétique, de décharges électrostatiques. quotient du flux d'induction à travers un circuit, créé par le courant traversant ce circuit aimant ou électroaimant créant le champ magnétique et le diffuse dans l'induit reçoit le champ magnétique et le transforme en courant électrique convertisseur statique d'électricité qui transforme un courant continu en courant alternatif partie rotative du moteur constituée d'un ensemble de bobines reliées par le collecteur à l'alimentation électrique ; crée également un champ magnétique partie fixe du moteur crée le champ magnétique à l'aide d'enroulement bobiné ou d'aimants permanents fil de cuivre enroulé en hélice sur un cylindre ou bague, et qui, parcouru par un courant, produit un champ magnétique identique à celui d'un aimant TECHNOLOGIE 15-21 Les moteurs électriques