Présentation
Auteur(s)
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Marcel JUFER : École polytechnique fédérale de Lausanne Laboratoire d’électromécanique et de machines électriques (LEME)
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Jean-Claude SABONNADIÈRE : Institut national polytechnique de Grenoble (INPG) Laboratoire d’électrotechnique de Grenoble (LEG)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La conception des machines asynchrones recouvre un domaine d’activité très vaste qui va de la machine de quelques watts de puissance destinée à des applications informatiques jusqu’au moteur de quelques mégawatts implanté dans des procédés industriels lourds. Il n’est pas possible de couvrir, dans les limites de cet article, la diversité de l’approche de l’ensemble de ces applications, ce qui nous conduit à nous restreindre aux machines polyphasées de taille moyenne.
Cependant, dans cette seule catégorie qui recouvre la plupart des applications industrielles, le cadre dans lequel se déroule la conception est d’une très grande variété qui inclut la conception de gammes normalisées de machines destinées à la constitution d’un catalogue, mais aussi, ce qui est de plus en plus fréquent de nos jours, la réponse à la commande d’un client pour une utilisation spécifique.
La caractérisation des machines asynchrones nous entraîne à formuler une méthode de dimensionnement qui s’appuie sur les équations de la machine en tenant compte des divers phénomènes électromagnétiques et aboutit à une définition globale de la machine.
Le dimensionnement définitif, tel qu’il est pratiqué en utilisant les logiciels de CAO les plus courants, est ensuite décrit en exploitant les spécificités destinés aux machines asynchrones.
Nous évoquerons enfin les contraintes mécaniques et thermiques qui sont détaillées dans d’autres articles du traité, mais qui font partie intégrante du processus de conception.
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Caractérisation du moteur asynchrone2. Cahier des charges
Le cahier des charges d’un moteur est composé de deux parties complémentaires :
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d’une part, la spécification des performances qui définira les caractéristiques électromécaniques du moteur ;
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d’autre part, les contraintes de dimensionnement et le mode de fonctionnement qui sera imposé par l’application à laquelle on le destine lorsque celle-ci est connue.
L’évolution récente de l’industrie des machines asynchrones a entraîné une normalisation importante de la puissance de ces machines en fonction de la hauteur d’axe et du nombre de pôles. Cette normalisation a une influence importante sur la conception qui se présentera sous deux formes différentes selon qu’elle s’applique à un moteur de série ou à une machine destinée à une application particulière définie par un cahier des charges donné. Toutes ces grandeurs et ces contraintes sont analysées dans la conception des moteurs à l’aide des algorithmes de simulation développés au paragraphe 5.
2.1 Spécification des performances
Les performances caractéristiques du moteur sont liées aux normes internationales en vigueur c’est-à-dire les normes CEI relatives aux machines tournantes (cf. ).
En ce qui concerne l’alimentation, il faut se référer à CEI 60038 se rapportant aux tensions normales et CEI 60892 pour les effets des tensions déséquilibrées. En ce qui concerne les aspects thermiques, on s’appuiera sur la norme CEI 60034-6 mais aussi CEI 60085.
Cela étant, les performances électromécaniques les plus importantes sont le rendement minimal garanti pour un type de service, le courant de démarrage maximal et le couple d’accrochage.
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En ce qui concerne les moteurs de série, on cherchera à optimiser la géométrie, c’est-à-dire le dimensionnement des tôles du stator et du rotor, l’adaptation...
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