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LE MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASE ( MAS )


1. Bref historique
Emigré croate, Nikola Tesla travail, à son arrivée aux Etats-Unis en 1884
pour Thomas Edison. Ce dernier détenait un brevet pour sa dynamo et était
un fervent défenseur du courant continu. Pourtant Tesla avait l'intuition
que l'avenir de la fabrication et du transport de l'électricité était
dévolu au courant alternatif d'autant, que la même année, Lucien Gaulard
inventait le transformateur et montrait son intérêt dans le transport de
l'électricité alternative. Encore fallait-il pouvoir créer de la force
motrice grâce à l'alternatif, donc un moteur.
Le principal point faible des moteurs électriques à courant continu a
toujours été le système mécanique collecteur-balais, cher et fragile,
source de pannes fréquentes.
Cherchant à concevoir un moteur électrique sans collecteur Nikola Tesla
découvrit en 1882 les champs magnétiques tournants engendrés par un système
de courants polyphasés.
En 1883 il construisit son premier moteur à champ magnétique tournant.
Fort de cette découverte, Tesla la présente à Edison qui la rejète. Tesla
se tourne alors vers son concurrent direct, George Westinghouse, qui fort
de l'invention de Gaulard, améliorée par John Dixon Gibbs, des courants
triphasés et du moteur à induction de Tesla montre tous l'intérêt du
courant alternatif et remporte la « bataille de l'électricité » face à
Edison en exploitant les chutes du Niagara en 1888.


2. Principe et description du moteur asynchrone triphasé
1. Principe
Dans ce genre de moteur, dit à induction, le stator comprend des
__________________ et régulièrement disposées qui engendrent un
__________________________________ lorsqu'elles sont parcourues par les
diverses "phases".
Le champ tournant __________ des courants dis de Foucault dans un _________
; l'interaction du champ magnétique et des courants du rotor exerce sur
celui-ci un _________ qui tend à lui faire rattraper le champ tournant.
Si le rotor tournait à la même vitesse que le champ statorique il n'y
aurait plus de ________________, donc plus de _________.
En régime normal le rotor tourne donc à une vitesse inférieure au
__________________ d'où son autre nom de ___________________________.
Ne nécessitant que très peu d'entretien les moteurs asynchrones sont de
loin les plus employés dans l'industrie.
Leur seul désavantage par rapport aux moteurs à courant continu se situe
dans le ___________________________________________.
Pour les premiers il suffit de faire varier la ________________________
tandis que pour les seconds il faut faire varier la ________________ des
courants alternatifs.
Le développement de l'électronique de puissance a aujourd'hui permis de
surmonter cette difficulté.

2. Description
1. Stator ou inducteur
Des conducteurs logés dans des encoches autour de la carcasse sont reliés
pour former un ___________________________________________.
Suivant leur distribution autour du stator, ils forment ___ bobines placées
à ________ les unes par rapports aux autres.
Alimenté par un réseau triphasé de fréquence __, le stator crée ___ pôles
inducteurs et un champ tournant à la fréquence de synchronisme ___ telle
que :
__________

Avec ns en _____ , f en ___ et p : ______________________.

Exercice n°1 : Un moteur asynchrone tétrapolaire est alimenté par réseau
triphasé 50 Hz. Calculer en tr/s et en tr/min la fréquence de synchronisme
de ce moteur.

Exercice n°2 : Pour une fréquence d'alimentation de 50 Hz, remplir le
tableau ci-dessous :
|Nombre de paire de |p=1 |p=2 |p=3 |p=4 |p=5 |
|pôle | | | | | |
|Préfixe |___polair|___polair|___polair|___polair|___polair|
| |e |e |e |e |e |
|Fréquence de | | | | | |
|synchronisme en tr/s | | | | | |
|Fréquence de | | | | | |
|synchronisme en | | | | | |
|tr/min | | | | | |
|Vitesse de | | | | | |
|synchronisme en rad/s| | | | | |

Couplage sur le réseau :
Le stator comporte 6 bornes :

Suivant le type de réseau et la tension nominale aux bornes
d'un enroulement du moteur, on utilisera le couplage _____ (Y) ou
__________ (?).






Exercice n°3 : On dispose du réseau basse tension EDF 230 V / 400 V / 50
Hz. Sur la plaque signalétique du moteur asynchrone, on lit les indications
suivantes : 230 V / 400 V / 50 Hz.
1. Donner la signification des 3 indications relatives au réseau.
2. Donner la signification des 3 valeurs portées sur la plaque
signalétique.
3. Choisir le couplage adapté.
4. Dessiner le couplage du moteur et son raccordement au réseau.

Exercice n°4 : On dispose du réseau basse tension EDF 230 V / 400 V / 50
Hz. Sur la plaque signalétique du moteur asynchrone, on lit les indications
suivantes : 400 V / 690 V / 50 Hz.
1. Donner la signification des 3 indications relatives au réseau.
2. Donner la signification des 3 valeurs portées sur la plaque
signalétique.
3. Choisir le couplage adapté.
4. Dessiner le couplage du moteur et son raccordement au réseau.

2. Rotor ou induit
Il existe deux types de rotors :

. Rotor à cage d'écureuil :
Des barres métalliques sont court-circuité par deux couronnes de
faible résistance.
Avantage : facile à construire et faible coût.
Inconvénient : pas d'accès électrique au rotor.


Symbole :










. Rotor bobiné :
Des conducteurs, logés dans des encoches du rotor, forment un
enroulement triphasé comportant ___ pôles, comme au _________. Les
extrémités sont soudées à 3 bagues solidaires de l'arbre de rotation.
Des balais frottant sur ces bagues permettent l'accès électrique au
rotor.
Avantage : accès électrique au rotor.
Inconvénient : coût plus important.


Symbole :









3. Le glissement
La rotation étant asynchrone, la fréquence de rotation du moteur __ est
inférieure à la fréquence de synchronisme __ : ____________
_______________________________________________________________________
____________

Cette relation peut également s'écrire grâce aux vitesses de rotation :
____________


Exercice n°5 : Un moteur asynchrone hexapolaire tourne pour son
fonctionnement nominale à la fréquence de rotation de 950 tr/min alors
qu'il est alimenté sous 50 Hz.
1. Calculer la fréquence de synchronisme
2. Calculer le glissement du moteur

Remarque : Au point nominal, le glissement d'un moteur asynchrone est
faible (de l'ordre de 2 à 8%).


4. Fonctionnement à vide
Exercice n°6 : Sur la plaque signalétique d'un moteur asynchrone, on lit
les indications suivantes : 230 V / 400 V / 50 Hz ; 53,7 A / 31 A ; 16 kW ;
950 tr/min ; cos? = 0,86.
On dispose du réseau 400 V / 50 Hz. Lors d'un essai à vide, on mesure :
Intensité du courant en ligne IV = 6,00 A
Puissance absorbée PV = 450 W
Fréquence de rotation nV = 998 tr/min.
1. Déduire de la plaque signalétique, le nombre de pôle de la machine.
2. Déterminer le couplage.
3. Calculer le facteur de puissance à vide. Comparer avec celui de la
plaque signalétique.
4. Calculer le glissement à vide. Que pensez-vous de sa valeur.
5. Comparer la valeur du courant de ligne à vide avec celui de la plaque
signalétique. Avec laquelle des deux valeurs faut-il faire cette
comparaison ? Que pensez-vous du résultat ?

Généralisation :
A vide, le rotor tourne pratiquement au ________________, ________,
__________.
A vide, l'intensité du courant en ligne n'est pas négligeable contrairement
au moteur à courant continu. Il vaut de l'ordre de _____ à _____ du courant
nominal. Le facteur de puissance est _______ : _____________________. Le
courant à vide est essentiellement un courant _____________ qui crée le
__________________________ dans l'entrefer.


5. Fonctionnement en charge
Exercice n°7 : A partir de la plaque signalétique donnée à l'exercice n°6,
1. Donner la valeur nominale du courant de ligne.
2. Donner la valeur du facteur de puissance nominal du moteur.
3. Donner la valeur de la fréquence de rotation nominale du moteur.
4. Calculer le glissement nominal.

Conclusions :
Le glissement n'est plus négligeable. Le facteur de puissance devient
important car le moteur fournit de la puissance, donc le stator appelle du
courant _____.

6. Caractéristiques
1. Caractéristique mécanique
C'est la courbe donnant les variations du couple utile __ en fonction de la
fréquence de rotation __ : ____________. Cette caractéristique est obtenue
à condition de conserver la tension entre phases U ___________ et la
fréquence f __________.


















Le moment du couple utile :
. Est important au démarrage : ____
. Présente une valeur max. ______.
. Varie de façon presque ___________ au voisinage de la fréquence de
rotation nominale. Cette zone correspond au
___________________________ du moteur.
A vide, la fréquence de rotation est égale à la ________________________,
donc le glissement est ____.
Ainsi, au niveau du point de fonctionnement nominal, la caractéristique est
confondu avec une ________ passant par g=__ et croissante avec __ ( le
cou