7. Les différents mode de démarrage d'un moteur asynchrone

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|Cours d'électrotechnique |
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|PARTIE N°2 : |
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1. Le principe de fonctionnement 3
2. Les modifications au sein de la machine lors du démarrage 5
2.1. Diagramme vectoriel 6
2.2. Conclusion 7
3. Les différentes caractéristiques d'un moteur asynchrone 8
3.1. Schéma de câblage 8
3.2. Fonctionnement à vide 8
3.2.1. Is=f(g) 8
3.2.1.1. Mode opératoire 8
3.2.1.2. Courbe 8
3.2.1.3. Explication 9
3.2.2. C=f(g) 9
3.2.2.1. Mode opératoire 9
3.2.2.2. Courbe 9
3.2.2.3. Explication 10
3.3. Fonctionnement en charge 10
3.3.1. cos?=f(Put) 10
3.3.1.1. Mode opératoire 10
3.3.1.2. Courbe 10
3.3.1.3. Explication 11
3.3.2. ?=f(Put) 11
3.3.2.1. Mode opératoire 11
3.3.2.2. Courbe 11
3.3.2.3. Explication 11
3.3.3. Ist=f(Put) 12
3.3.3.1. Mode opératoire 12
3.3.3.2. Courbe 12
3.3.3.3. Explication 12
3.3.4. g=f(Put) 13
3.3.4.1. Mode opératoire 13
3.3.4.2. Courbe 13
3.3.4.3. Explication 13
3.3.5. C=f(Put) 14
3.3.5.1. Mode opératoire 14
3.3.5.2. Courbe 14
3.3.5.3. Explication 14
4. Bilan énergétique 15
5. Les formules liées au moteur asynchrone 15
6. Le diagramme du cercle (avec les hypothèses) 18
7. Les différents mode de démarrage d'un moteur asynchrone 19
7.1. Par action sur le stator 19
7.1.1. Placement de résistance statorique 19
7.1.2. Sous tension d'alimentation réduite 20
7.1.3. Placement d'un rhéotor au stator 20
7.1.4. Démarrage étoile triangle 21
7.2. Par action sur le rotor 22
8. Calcul d'un rhéostat de démarrage 24
9. Les moteurs spéciaux 26
9.1. Moteur à double cage 26
9.2. Moteur à plusieurs vitesses 26
9.3. Moteur à fréquence de rotation réglable ou encore appelé cascade
hyposynchrone 26
9.4. Moteur avec variateur de fréquence 27
9.5. Moteur à enroulements séparés 27
9.6. Moteur Dalhander 27
10. Freinage des moteurs asynchrones 28
10.1. Freinage à contre courant 28
10.2. Freinage par injection de courant continu 28
10.3. Freinage par fonctionnement en hypersynchrone 28
10.4. Fonctionnement en génératrice asynchrone 28
11. Exercices 29





Le principe de fonctionnement


Si nous cumulons toutes les informations que nous venons de développer,
nous pouvons écrire








Ce résumé nous montre les tenants et les aboutissants des différents
phénomènes que l'on retrouve au sein de notre machine, mais ne nous
prouve pas que le rotor va ce mettre en mouvement. Voyons réellement ce
qui se passe au sein de la machine et analysons l'évolution par la suite
afin de voir les modifications.


Nous avons jusqu'à présent pris comme hypothèse que la résistance au sein
du rotor était négligeable, si nous voulons être complet nous ne pouvons
prendre cette hypothèse ce qui veut dire que le courant rotorique n'est
plus en quadrature arrière sur la FEM rotorique. Voyons comment ce
comporte dés lors notre machine.


[pic]


Connaissant la circulation des courants au sein des conducteurs, nous
pouvons déduire la polarisation fictive du rotor.


[pic]


Au vu du schéma ci-dessus, on peut déduire le champs tournant rotorique
résultant et découvrir que ce dernier n'est plus en opposition parfaite
avec le champ tournant statorique.


[pic]


Nous pouvons voir clairement en décomposant le CTR résultant que nous
avons une composante en phase avec le CTS, cette dernière engendre la
FCEM au stator. L'autre composante en quadrature va participer à la
création du couple moteur qui va mettre le rotor en rotation. J'attire
encore votre attention sur le fait que les deux composantes du CTR
résultant ne seront jamais nulle.


[pic]




Nous pouvons encore remarquer que le pole sud du CTS est un rien en
avance sur le nord du CTRrésultant et que le pole nord du CTS et
également en avance sur le sud du CTRrésultant. Nous pouvons donc
clairement comprendre que le CTR court derrière le CTS, à la même vitesse
mais avec un certain retard qui sera le siège de la naissance du couple.
On peut encore expliquer la mise en rotation en partant sur le principe
que le CTRrésultant va vouloir rattraper le sud du CTS et que la seule
façon pour lui d'y parvenir c'est que le rotor se mette en mouvement pour
combler cette distance.







Les modifications au sein de la machine lors du démarrage


Nous venons de découvrir ce qui se passe dans la machine à l'arrêt.
Voyons ce qui se passe lors de la mise en mouvement.
Si le rotor se met en rotation , une série de modifications vont
apparaître dans la machine.
Voyons tout d'abord ce qui se passe au sein du rotor. Si le rotor se met
en rotation, les conducteurs du rotor vont voir moins de variation de
flux. En effet, si nous nous plaçons à ce moment sur le rotor, la vitesse
du champ tournant statorique ne sera plus la vitesse du synchronisme mais
bien une vitesse inférieure qui sera la différence entre la vitesse du
synchronisme et la vitesse du rotor. On peut voir directement l'influence
sur la fréquence de la FEM rotorique qui va diminuer. Si la fréquence
diminue, cela veut dire que la réactance du rotor va elle aussi diminuer.
J'en déduit encore que le déphasage entre le courant rotorique et la FEM
rotorique va diminuer. On peut déduire que le champ tournant rotorique va
lui prendre un retard plus important sur le champ tournant statorique.
J'attire l'attention sur le fait que les deux champs tournants tournent
toujours vu du stator à la même vitesse. Les graphes ci-dessous
illustrent l'évolution du champ tournant rotorique et l'évolution du
champ tournant résultant.
[pic]
Une remarque sur les dessins ci-dessus, les deux graphes non pas été
réalisés à la même échelle, pour le second graphe nous avons amplifié les
vecteurs. Nous pouvons toutefois dire que les deux courants sont liés par
un rapport de transformation fixe.
Je peux déduire sur ces graphes que les composantes du champ tournant
résultant vont augmenter.
Si ces composantes augmentent, cela sous entend que la FCEM au stator va
augmenter mais que le couple va aussi augmenter. Si la FCEM au stator
augmente, cela veut encore dire que le courant statorique va diminuer. La
diminution de ce dernier va bien entendu se répercuter sur tous les
autres éléments de l'équation


Il est évident que tous ces phénomènes vont se produire en même temps et
que la machine va rétablir en permanence un équilibre.
Il faut être bien conscient qu'énormément de choses évoluent au sein de
la machine, les amplitudes, les déphasages et que multitudes de
phénomènes non décrit dans ce cours doivent encore être tenu en compte.



Je peux toutefois déduire les renseignements suivants :
. Le couple au démarrage n'est pas nul et est non négligeable de
part la valeur de l'impédance rotorique.
. Le couple augmente lorsque le rotor démarre (diminution de la
fréquence au rotor, diminution de la réactance rotorique,
changement de la phase et du module du courant rotorique)
. Le couple passera par une valeur maximum pour redescendre à
l'approche de la vitesse nominale.
. La FCEM statorique augmentera durant tout le démarrage du moteur
(changement de module et de la phase)
. Le courant statorique va diminuer durant tout le démarrage
(changement de module et de phase)



1 Diagramme vectoriel


[pic]


2 Conclusion