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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Cahier des charges1. Objectifs et structure
Les moteurs asynchrones couvrent un nombre important de structures de moteurs (monophasés, triphasés, bobinés, à cage simple ou double, etc.). De même, la puissance de la gamme industrielle des moteurs s’étend de quelques watts à plusieurs mégawatts. Cependant la conception des petites machines, comme celle des plus grandes, fait appel à des contraintes spécifiques et ne peut donc être traitée dans le cadre d’un article à vocation générique. Nous limiterons donc, comme dit dans l’introduction, le champ de ce document aux moteurs asynchrones à cage de taille moyenne, c’est-à-dire pour une gamme de puissance comprise entre 1 et 200 kilowatts ce qui correspond à des spécifications bien précises en terme d’alimentation et de technologie.
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Moteurs asynchrones polyphasés à cage de taille moyenne
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Un moteur de taille moyenne est caractérisé par deux limites liées à son alimentation.
La structure du bobinage statorique triphasé impose une puissance minimale de l’ordre de 1 kW.
Une tension d’alimentation de l’ordre de 380 à 440 V fixe la puissance maximale aux environs de 200 kW, limite définie par l’impossibilité de réaliser le bobinage au-delà, car le nombre de conducteurs par encoche deviendrait inférieur à l’unité.
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Une taille moyenne sera donc caractérisée comme suit :
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Bobinages triphasés
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Deux sous -catégories peuvent être distinguées à l’intérieur de cette plage :
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les moteurs à encoches trapézoïdales et dents à flancs parallèles, correspondant à des petites puissances (1 à 50 kW environ) ;
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les moteurs à encoches rectangulaires et dents trapézoïdales, pour des puissances plus importantes (20 à 200 kW et au-delà).
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On peut également distinguer la conception des moteurs par la construction de leur cage :
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les moteurs à cage en aluminium injecté, pour des puissances de 1 à 50 kW ;
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les...
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