Notes sur la machine asynchrone triphasée

Introduction

• Utilisation des moteurs asynchrones triphasés :
  • Pompes
  • Compresseurs
  • Ventilateurs
  • Convoyeurs
• Moteur électrique le moins cher à fabriquer
• Nécessite peu d'entretien
• Utilisé majoritairement dans l'industrie

Principe de fonctionnement

• Création d'un champ magnétique tournant par le stator
• Entraîne la rotation du rotor

Constitution des machines asynchrones triphasées

• Stator :

  • 3 enroulements en cuivre (bobinages)
  • Couplage en étoile ou en triangle selon le réseau d'alimentation
  • Forme d'un cylindre pour le rotor

• Rotor :

  • Cylindrique pour la rotation
  • Peut être :
    • Bobinage triphasé
    • Cage d'écureuil (plus commun pour petites et moyennes puissances)

Composants du stator

• Tôles statoriques avec encoches pour les enroulements
• Circuit magnétique constitué d'un empilage de disques de tôle

Rotor

• Constitué de barres conductrices en aluminium
• Courants alternatifs circulent dans les conducteurs
• Circuit rotorique mis en court-circuit

Démarrage de la machine asynchrone

• Possibilité d'insérer des résistances rotoriques pour le démarrage
• Champ magnétique induit des courants dans le rotor
• Forces générant un couple de rotation

Caractéristiques des machines

• Cage d'écureuil :

  • Disques d'aluminium coulés dans les encoches

• Eclaté d'un moteur :

  • Boîte de raccordement
  • Guidages en rotation pour le rotor

Ventilation et refroidissement

• Ailettes pour ventilation
• Refroidissement nécessaire à cause des pertes dans le moteur

Champ magnétique tournant

• Bobinages créent des champs magnétiques sinusoidaux
• Somme vectorielle des champs magnétiques donne un champ magnétique tournant

Différence entre machines synchrones et asynchrones

• Dans les machines synchrones, aimant et champ sont synchrones
• Pour les machines asynchrones, il y a glissement entre le rotor et le champ tournant

Vitesse de rotation

• Vitesse du champ tournant :
  • Dépend de la fréquence et du nombre de pôles
• Formule : Vitesse (tours/minute) = 60 * fréquence (Hz) / paires de pôles

Glissement

• Glissement = (Vitesse du champ - Vitesse du rotor) / Vitesse du champ
• Glissement typiquement faible sauf lors du démarrage

Bilan de puissance

• Pertes à considérer :
  • Pertes par effet Joule
  • Pertes fer
  • Pertes mécaniques
• Rendement :
  • Puissance utile / Puissance absorbée
  • Rendement typique : 85-90%

Conclusion

• Les machines asynchrones sont omniprésentes dans l'industrie grâce à leur efficacité et leur faible coût de fabrication.