cours MAS.

cours chapitre 10 : moteur asynchrone.
I - Principe de fonctionnement. a) Constitution
b) Fonctionnement :
c) exemple de plaque signalétique.
II - Caractéristiques.
III - Alimentations du moteur asynchrone.
1°)
2°) alimentation à U/f = constante. 3°) démarrage.
IV - Exercices.
exo 1 : métropole 2002 : Un constructeur automobile propose une voiture
électrique à moteur asynchrone triphasé dont la source électrique est
réalisée à l'aide d'un onduleur, lui-même alimenté par un ensemble de
batteries. Le moteur asynchrone triphasé, dont les enroulements du stator sont couplés
en étoile, est alimenté par une source triphasée équilibrée sinusoïdale de
tension efficace et de fréquence réglables. 1) a - Dire très brièvement quel est le rôle du stator du moteur.
b - Pourquoi appelle-t-on ce moteur « asynchrone » ? 2) Les conditions nominales de fonctionnement du moteur asynchrone triphasé
sont indiquées sur la plaque signalétique :
. 127 V / 220 V ;
. intensité efficace nominale du courant de ligne IN = 80 A ;
. facteur de puissance nominal cos (N = 0,79.
a - Le moteur asynchrone triphasé est alimenté par une source de tension
triphasée 127 V / 220 V. Justifier le couplage étoile des enroulements
statoriques du moteur.
b - Donner l'expression littérale de la puissance absorbée PA par le
stator. Ecrire l'application numérique sans calculer la valeur de PA.
Le résultat numérique donne PA = 24 kW.
c - Calculer la puissance utile PU fournie à l'arbre du moteur sachant
que le rendement est égal à 90 %.
d - Donner l'expression littérale de la puissance PJS perdue par effet
Joule dans le stator en fonction de la résistance r d'un enroulement
statorique. Sachant que r = 0,1(, calculer PJS.
3) a - Compléter la figure n° 2 du document réponse n°1 en y ajoutant :
. un wattmètre entre phase et neutre ;
. un voltmètre permettant de mesurer la valeur efficace de la tension
composée.
b - Quelles sont les valeurs indiquées par le wattmètre et le voltmètre
? 4) Dans les conditions nominales, le moteur tourne à la fréquence n = 8500
tr/min et la fréquence des tensions sinusoïdales triphasées est de 300
Hz. a - En déduire le nombre de paires de pôles du rotor.
b - Donner l'expression littérale du moment du couple utile TU en fonction
de la puissance utile PU et de la vitesse n en tr.min-1.
Sachant que PU = 21,6 kW, écrire l'application numérique sans calculer
la valeur de TU. Le résultat numérique donne TU = 24,3 N.m. 5) Pour régler la vitesse du moteur, le moment du couple utile étant
constant et égal à 24,3 N.m, on fait varier la fréquence f de la source
triphasée et la valeur efficace U de la tension composée en conservant
le rapport [pic] constant.
a - La valeur de la fréquence de la source triphasée est réglée à f ' =
150 Hz. En déduire la nouvelle valeur efficace de la tension composée
U' ainsi que la nouvelle valeur de la fréquence de synchronisme n's du
moteur (en tr.min-1).
b - Sur la figure n° 3 du document réponse n°2 est représentée la
caractéristique mécanique Tu = f(n) du moteur pour f = 300 Hz. Sachant
que, pour f' = 150 Hz, la fréquence du moteur est de 4000 tr.min-1,
tracer sur le graphique la nouvelle caractéristique correspondant à ce
fonctionnement.
c - Que peut-on dire des deux caractéristiques obtenues en conservant
constant le rapport [pic] ? 1
2 DOCUMENT-RÉPONSE N°2 (à rendre avec la copie) exo 2 : polynésie 2002 : Les enroulements d'un moteur asynchrone triphasé
sont trois récepteurs identiques. Alimentés en régime sinusoïdal, ils
présentent donc chacun une impédance Z et un déphasage ( du courant par
rapport à la tension. Sur la plaque signalétique du moteur, on lit : 400 V / 700 V
8 Pôles.
7,8 kW à 700 tr/min.
On effectue un démarrage étoile-triangle du moteur asynchrone. [pic]
A.] Fonctionnement du moteur en couplage étoile On réalise l'essai suivant : A.1] On mesure alors les valeurs suivantes :
Appareil n°1: 5 A :
Appareil n°2 : 950 W
Appareil n°3 : 230 V.
Dire précisément quelles sont les grandeurs mesurées respectivement par les
appareils 1, 2 et 3. A.2] A partir de ces indications, calculer : A 2 1 ] la valeur efficace U des tensions composées du réseau utilisé
;
A 2 2 ] l'impédance Z présentée par chaque enroulement ;
A 2 3 ] la puissance active P absorbée par le moteur triphasé ;
A 2 4 ] la puissance apparente S ;
A 2 5 ] la puissance réactive Q ;
A 2 6 ] le facteur de puissance cos ( ;
A 2 7 ] le déphasage (.
B. ] Fonctionnement du moteur asynchrone en couplage triangle Les mêmes enroulements du même moteur sont maintenant couplés en
triangle sur le même réseau 230 V / 400 V / 50 Hz. On donne l'impédance Z = 46 ( et le déphasage ( = 35 ° de chaque
enroulement. B 1] Sur le document réponse (figure n°1) représenter le couplage des
enroulements du moteur. Quelle est la tension supportée par un
enroulement ? B 2 ] Calculer :
B 2 1] la valeur efficace J de l'intensité du courant dans chacun
des enroulements ; B 2 2 ] la valeur efficace I des intensités des courants en ligne
;
B 2 3 ] la puissance apparente S ;
B 2 4 ] la puissance active Pa absorbée par le moteur ;
B 2 5 ] la puissance réactive Q. B-2-6 ] la fréquence de synchronisme ns du moteur ;
B-2-7 ] le glissement g ;
B-2-8 ] le couple utile Tu ;
B-2-9 ] le rendement ( du moteur. DOCUMENT RÉPONSE 3 Figure 1
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batteries Figure n°3 [pic] [pic] Figure n°2 Neutre Phase 3 Moteur
asynchrone
triphasé Source
triphasée
sinusoïdale Phase 2 Phase 1 moteur asynchrone
triphasé MAS
3 ~ source
triphasée
sinusoïdale onduleur