cours et exercices du chapitre 12

Chapitre 12 : moteur asynchrone.
I - Principe de fonctionnement.
a) Constitution
b) exemple de plaque signalétique. II - Caractéristiques. III - Bilan des puissances. IV - Alimentations du moteur asynchrone.
1°)
2°) alimentation à U/f = constante. 3°) démarrage.
V - Exercices. Exercice 1 : bac 1998. PARTIE B : MOTEUR ASYNCHRONE Un moteur asynchrone triphasé tétrapolaire (4 pôles), à cage porte
les indications suivantes : 380 V / 660 V - 50 Hz.
Il est alimenté par un réseau 220 V / 380 V - 50 Hz. 1 - Comment doit-on coupler le stator sur le réseau utilisé ? 2 - Reproduire la plaque à bornes représentée sur la figure page
suivante en dessinant les lignes du réseau et les liaisons
électriques à effectuer. 3 - Le réseau utilisé est-il adapté pour pouvoir faire un démarrage
étoile-triangle du moteur ? Pourquoi ? 4 - Le moteur est soumis à divers essais qui donnent les résultats
suivants : - Résistance mesurée entre deux phases du stator couplé : Rs =
1,5 (.
- Essai à vide sous tension nominale de fonctionnement et à
vitesse proche du synchronisme :
Puissance active absorbée P0 = 200 W ;
Intensité du courant dans un fil de ligne Io = 1,5 A ;
- Essai en charge nominale sous la tension U = 380 V :
Puissance active absorbée P = 2,50 kW ;
Courant dans un fil de ligne I = 4,70 A ;
Fréquence de rotation : Nn = 1410 tr / min.
Proposer et décrire une méthode expérimentale permettant la mesure de
la puissance active absorbée par le moteur. 5 - Calculer : a) la fréquence de synchronisme ;
b) le facteur de puissance à vide ;
c) les pertes mécaniques si les pertes magnétiques au stator sont
égales à 105 W. 6 - Pour le fonctionnement en charge, calculer :
a) le glissement g ;
b) la fréquence des courants rotoriques ;
c) les pertes par effet Joule au stator ;
d) les pertes par effet Joule au rotor ;
e) la puissance utile Pu ;
d) le moment du couple utile Tu ;
e) le rendement. 7 - En démarrage direct sur le secteur, le moteur absorbe un courant
d'intensité Id = 15 A, et le moment du couple de démarrage est
: Td = 24 N.m.
On démarre le moteur en étoile sur le secteur utilisé ci-dessus.
On admet que le moment du couple de démarrage Td est proportionnel
au carré de la tension appliquée à un enroulement du stator.
Déduire la nouvelle valeur du moment du couple de démarrage.
Exercice 2 : bac 1998.MOTEUR ASYNCHRONE
Sur la plaque signalétique d'un moteur asynchrone triphasé on lit
220 V / 380 V 21 A / 12 A 5,5 kW 50 Hz
La caractéristique mécanique Tu(n) du moteur est donnée sur le document-
réponse.
Tu : moment du couple utile en N.m.
n : fréquence de rotation en tr.min-1.
La mesure de la résistance d'un enroulement du stator a donné R = 0,40 (
I - Deux réseaux triphasés sont disponibles : 127 V / 220 V et
220 V / 380 V
1) Quel est le réseau qui doit alimenter le moteur si on veut coupler
son stator en étoile ? Justifier la réponse. Pour la suite on
gardera ce couplage.
2) Quelle est l'intensité du courant en ligne au point nominal ?
3) Quelle est la fréquence de synchronisme ns du moteur ? En déduire
le nombre de pôles du stator. II On réalise l'essai à vide du moteur à une fréquence proche de sa
fréquence de synchronisme. On obtient : PaO = 0,40 kW (puissance absorbée à vide).
I0 = 4,0 A (intensité du courant en ligne à vide). 1) La puissance PaO a été mesurée par la méthode des deux wattmètres :
donner le schéma de principe de cette méthode.
2) Calculer les pertes dans le fer du stator Pfs, ; on suppose que les
pertes mécaniques pm sont égales à 0,20 kW. III-Ce moteur entraîne une machine lui imposant un couple résistant
indépendant de la vitesse de moment
Tr = 36 N.m. 1) Peut-on réaliser le démarrage direct du moteur en charge ? Justifier
la réponse.
2) Déterminer la fréquence de rotation du moteur en charge et la valeur
de son glissement.
3) Calculer la puissance utile Pu du moteur. IV - On donne pour le fonctionnement nominal du moteur:
PuN = 5,5 kW nN = 1450 tr.min-1 IN = 12 A pfs = 0,18 kW
1) Pourquoi les pertes dans le fer du stator ainsi que les pertes
mécaniques gardent-elles les mêmes valeurs que dans l'essai à vide ?
2) Calculer la puissance transmise au rotor Ptr.
3) Calculer les pertes par effet Joule au stator pjs
4) Calculer la puissance Pa absorbée par le moteur et son facteur de
puissance.
V - Pour faire varier la fréquence de rotation du moteur on alimente le
stator avec un onduleur ; l'onduleur fait varier la fréquence f de la
tension d'alimentation et sa valeur efficace V aux bornes de chaque
enroulement du stator en imposant le rapport V/f constant.
On considère que les parties utiles des caractéristiques Tu (n) pour
différentes valeurs de f sont des droites parallèles ; la charge impose
toujours Tu = 36 N.m. 1) La fréquence de la tension d'alimentation du moteur est réglée à f =
30 Hz.
a) Calculer la fréquence de synchronisme ns et tracer la partie
utile de la nouvelle caractéristique Tu (n) sur le document-
réponse n° 3, page 8.
b) En déduire la fréquence de rotation n et la valeur efficace U de
la tension d'alimentation entre phases.
2) On veut obtenir une fréquence de rotation égale à 1000 tr.min-1 -,
déterminer la fréquence de synchronisme ns ; en déduire la
fréquence de la tension d'alimentation.
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V U
4/8 W X Y Z
n(tr/min) [pic]