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Auteur(s)
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Michel POLOUJADOFF : Professeur à l’université Pierre-et-Marie-Curie Laboratoire d’électrotechnique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Plus de la moitié de l’énergie électrique produite dans les pays industrialisés est transformée en énergie mécanique, par des moteurs. La plupart de ceux-ci appartiennent à l’un des types suivants : à courant continu, asynchrone, synchrone, à courant alternatif à collecteur. On estime généralement que les moteurs asynchrones représentent 70 % de la puissance installée, et qu’ils absorbent 40 à 50 % de l’énergie totale consommée. Même si ces chiffres sont imprécis, ils montrent l’importance de ce type d’équipement.
Le texte qui suit est destiné à expliquer, dans ses grandes lignes, le fonctionnement des machines asynchrones en régime permanent. Il ne prétend pas épuiser le sujet, car les problèmes posés par les essais et l’analyse des pertes ont été passés sous silence.
Par contre, on a donné en détail les caractéristiques d’utilisation, qui doivent être largement connues et qui permettent de distinguer les fonctionnements possibles de ceux qui ne le sont pas.
L’article sera complété par la suite par une deuxième partie consacrée aux régimes transitoires.
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Caractéristiques de fonctionnement à tension et fréquence constantes
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2. Analyse du fonctionnement sinusoïdal triphasé permanent
Dans ce paragraphe, nous nous limitons au cas d’une machine bipolaire à stator et rotor triphasés .
2.1 Équations de fonctionnement en régime permanent
On considère sur la figure 5 a , un moteur constitué d’un stator et d’un rotor. Chacun porte un enroulement triphasé à deux pôles, conforme à la conception des enroulements à champ tournant.
Les trois enroulements statoriques sont alimentés par des tensions triphasées équilibrées et directes u 1, u 2, u 3 ; les trois enroulements du rotor sont montés en étoile, et mis en court-circuit. Nous affecterons les indices « a, b, c » aux grandeurs rotoriques.
Le but du présent paragraphe est d’établir les équations de fonctionnement de l’ensemble lorsque la vitesse de rotation est constante et que le régime des courants est établi depuis longtemps. Nous supposerons que le niveau de saturation est suffisamment faible pour que les flux soient proportionnels aux courants. D’autre part, nous négligerons les pertes dans le fer.
Le stator est alors défini par :
L s : inductance propre de l’une des phases ;
R : résistance de l’une des phases ;
M s : mutuelle inductance entre deux phases statoriques.
L r, r, M r sont les grandeurs correspondantes pour le rotor.
On posera, en outre :
La mutuelle inductance entre les phases a et 1 est définie par l’angle θ que font entre elles ces deux phases. Il est facile de voir que cette mutuelle M a1 (θ ) est telle que :
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