Choix d'un moteur asynchrone triphasé document professeur

Les critères de Choix

Le choix d'un moteur asynchrone et de son mode de démarrage dépendent de
la puissance installée du réseau d'alimentation (qui définit l'appel du
courant admissible).

La chute de tension au démarrage doit être ? à ± 5% de la tension réseau.
La tension d'alimentation du moteur doit être compatible avec celle du
réseau.

Le moteur asynchrone doit être choisi pour fonctionner à puissance
nominale, c'est à cette puissance que le rendement du moteur et le cos(
sont les meilleurs

Le démarrage d'un moteur asynchrone ne peut avoir lieu que si le couple
moteur est à chaque instant supérieur au couple résistant de la machine à
entrainer. (Le couple résistant d'une machine définit l'effort que la
charge mécanique oppose au maintien de sa mise en mouvement. Il s'exprime
en Newton mètre (Nm)).

Couple résistant, puissance et réseau constituent les facteurs principaux
pour le choix d'un moteur asynchrone triphasé et son mode de démarrage.

Remarque : En critère de choix on ajoute en plus l'inertie ?
L'inertie est une résistance des objets pesants (lourd) au mouvement qui
leur est imposé. Elle est d'autant plus importante que la masse de la
charge est grande et s'oppose à la mise en mouvement.
Elle est caractérisée par le moment d'inertie J, qui s'exprime en kg/m2.
L'inertie définie donc le couple nécessaire pour mettre en mouvement d'une
masse m.

Les divers couples résistants :

Les couples résistants des machines à entrainer par les moteurs asynchrones
sont classés en 4 catégories.

| |[pic] |[pic] |
| | | |
|Machine à puissance constante| | |
|(enrouleuse, compresseur, | | |
|essoreuse) | | |
| |[pic] |[pic] |
| | | |
|Machine à couple constant | | |
|(levage, Broyeur, pompe...) | | |
| |[pic] |[pic] |
|Machine à couple | | |
|proportionnel à la vitesse, | | |
|(mélangeur) | | |
| |[pic] |[pic] |
|Machine à couple | | |
|proportionnel au carré de la | | |
|vitesse (ventilateur, pompe | | |
|centrifuge) | | |


Couple de démarrage

Pour que le moteur entraine une machine, il lui faut un couple de
démarrage.

Celui-ci doit d'une part décoller la masse (de moment d'inertie J) de la
machine et d'autre part vaincre le couple résistant relatif à la machine.

On désigne par Ta le couple d'accélération (qui n'existe que pendant la
mise en vitesse de la masse d'inertie J) et Tr le couple résistant de la
machine (qui se maintien durant tout le fonctionnement du moteur)

Ainsi le Couple de démarrage Td peut se calculer : Td = Ta + Tr

Courbe de Couple d'un moteur asynchrone

[pic]

Exploitation Courbe de couples (Couple moteur et couple résistant)

| |[pic] |
| | |
| | |
|Couples | |
|moteur et | |
|résistant en | |
|fonction de | |
|la vitesse | |


|Sur la figure indiquer les points : | |
|Td : couple de démarrage (à n=0) |Td = 39 Nm |
|Tmax : Couple moteur max |Tmax = 58 Nm |
| |
|Td est représenté par la flèche de gauche en observant les 2 autres flèches, donner|
|l'équation de Td |
|Td = Ta + Tr1 |
| |
|En observant l'allure du couple résistant, |Levage |
|quelle application réalise t'on | |
| | |
|Donner la valeur de Tr1 |Tr1 = 20 Nm |
|Le moteur démarre-t-il ? (Td ? Tr) |OUI |
| |Td (39) ? Tr (20) |
|Quel point de la figure permet de dire que le |Point de fonctionnement |
|démarrage est fini ? | |
|En ce point (régime établi), à quoi est égal |Ta = 0 Nm |
|Ta et n | |
| |n= 1435 tr/min |
|Que vaut le couple moteur |Tm = Tr1 |
| | |
|Tr1 représente une charge équivalente à 500Kg |Td ? Tr2 |
|Représenter sur la figure Tr2 pour une charge de 750Kg |OUI |
|Le moteur démarre-t-il ? | |
|A quelle vitesse tourne le moteur dans ces conditions en|n= 1400 tr/min |
|régime établi | |
| | |
|Tr3 représente une charge de 1.25 tonne, représenter Tr3|Non |
| |Td ? Tr3 |
|Le moteur démarre-t-il ? | |









Autre exemple





|A quoi est égal Td |[pic] |
| | |
|Td = 38 Nm | |
| | |
| | |
|En observant l'allure de| |
|Tr quelle application | |
|réalise-t-on ? | |
| | |
|Ventilateur | |
| | | |
|Lorsque la vitesse est nulle, arrivez-vous à faire |OUI |
|tourner les pales d'un ventilateur | |
| |
|Quelle conclusion pouvez-vous faire de Tr à vitesse nulle |
|A vitesse nulle ou faible, le couple résistant Tr est nul |






Couple d'accélération


Mode de calcul :


Selon le temps mis à la machine à entrainer pour atteindre sa vitesse
nominale, le couple d'accélération sera plus ou moins important


Le Couple d'accélération dépend des masses à mettre en mouvement (J) et de
la variation de la vitesse de rotation (vitesse angulaire) dans le temps





Formule : [pic] avec





Exemple 1 :

Calcul du couple d'accélération d'un moteur devant entrainer une machine
dont le moment d'inertie est de 0,25kg.m2. La vitesse devant passer de 0 à
1435tr/min en 5s. L'inertie du moteur est comprise dans le moment d'inertie
de la machine. (n =1435tr/min vitesse réel du moteur)





Calcul du couple d'accélération


|[pic] |[pic] | |
| | |Ta = 7,50 Nm |






Exemple 2 :


Calcul du temps de démarrage d'un moteur entrainant une machine


|Pn =5kW |n = 1435tr/min |Td= 1,8Tn |Tr =0,3 Tn |J machine +moteur = |
| | | | |5kg.m2 |



Calcul du couple nominal : avec Pn = Tn x ?


| |[pic] |[pic] | |
|Pn = Tn x ? | | |Tn = 33.3 Nm |



Calcul du couple d'accélération


|Td = Ta + Tr |Tr = 0,3 Tn |Td = 1,8 Tn |Ta = Td - Tr |
|Ta = Td - Tr |Tr = 0,3 x 33.3