Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Maxime DESSOUDE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique de Nancy - Ingénieur-Chercheur du Département Machines Électriques à la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France
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Cet article est une mise à jour du texte rédigé par Michel FALLOU. Une grande partie de ce texte a été conservée.
Le moteur asynchrone est de beaucoup le moteur le plus utilisé dans toutes les applications industrielles ou domestiques de l’électricité, du fait de sa facilité d’installation, de son bon rendement et de son excellente fiabilité.
Il existe plusieurs types de moteurs asynchrones : monophasé, triphasé à cage, triphasé à rotor bobiné (§ 1 et § 2).
La généralisation actuelle, au moins en Europe, des réseaux triphasés fait que les moteurs monophasés, dont les performances sont inférieures à celles de leurs homologues triphasés, ne sont plus employés que dans des applications particulières où les puissances sont limitées à quelques kilowatts et où l’alimentation se fait à basse tension 3.
Plusieurs caractéristiques, dont les principales font l’objet de normalisation, conduisent donc au choix d’un moteur asynchrone pour une application donnée : la puissance nominale, le service nominal, la tension d’alimentation, le mode de construction mécanique et le degré de protection des enveloppes 4. Il faut aussi veiller à ce que le démarrage se fasse dans de bonnes conditions pour le moteur et la machine entraînée ainsi que pour le réseau d’alimentation. Deux facteurs non complètement indépendants sont ainsi à surveiller : le couple et l’intensité du courant de démarrage. Ces facteurs peuvent ainsi conduire à orienter le choix technologique du moteur.
Le bon fonctionnement des moteurs peut être altéré par les perturbations de la tension provoquées par les incidents de nature aléatoire intervenant sur les réseaux et les installations électriques, qui résultent du fonctionnement des automatismes de protection. Des précautions de mise en œuvre peuvent être employées pour réduire la sensibilité des moteurs aux perturbations de types creux de tension ou coupures brèves 5.
En outre, avec les progrès de l’électronique de puissance, les utilisations de la variation électronique de vitesse des moteurs se sont développées, en particulier pour les applications industrielles. Il existe maintenant plusieurs technologies d’entraînements à vitesse variable utilisant des moteurs asynchrones qui couvrent une gamme très étendue de puissances et d’applications 6. La technologie du convertisseur de fréquence à onduleur de tension commandé en modulation de largeur d’impulsions associé à un moteur asynchrone à cage tend à s’imposer comme la solution de référence pour des puissances atteignant quelques centaines de kilowatts.
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Différents types de moteurs asynchrones
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1. Caractéristiques
1.1 Généralités
Le moteur asynchrone, fréquemment appelé moteur à induction, comporte :
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un enroulement polyphasé inducteur, réparti sur une armature cylindrique et parcouru par un système de courants polyphasés qui engendre un champ tournant ;
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un second enroulement polyphasé, placé coaxialement de façon qu’il soit balayé par le champ tournant qui y induit un deuxième système de courants polyphasés.
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De l’action du champ tournant inducteur sur les courants induits (qui créent à leur tour un champ tournant secondaire ayant la même vitesse angulaire que le champ inducteur) naît un couple électromagnétique dont la valeur moyenne n’est, en règle générale, pas nulle.
Normalement l’enroulement inducteur est fixe (stator), l’enroulement induit est mobile (rotor). Sauf dans quelques cas particuliers de fonctionnement, ce dernier enroulement est fermé sur lui-même, et les courants induits n’en sortent pas.
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Il résulte, du principe même du moteur asynchrone [15] que le rotor soumis à son seul couple électromagnétique ne peut tourner à une vitesse angulaire égale à celle du champ tournant inducteur (dite vitesse de synchronisme) : si, par un artifice quelconque, on le portait à cette vitesse, il ne serait plus balayé par le champ statorique, donc ne serait plus le siège de courants induits, et par suite ne serait plus soumis au couple qui en résulte ; il tendrait à ralentir, jusqu’à ce que les courants induits atteignent une amplitude suffisante pour créer un couple égal, et de signe contraire, au couple mécanique s’opposant à la rotation.
Pour caractériser la vitesse du rotor, on définit le glissement g, qui est l’écart relatif entre la vitesse de synchronisme N s et sa vitesse réelle N soit :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CAHEN (F.) - Électrotechnique. - Tome 4 Gautier-Villars (1970).
-
(2) - Les cahiers de l’ingénieur : le démarrage des moteurs électriques asynchrones. - EDF Direction de la distribution.
-
(3) - SOLIGNAC (G.) - Guide de l’ingénierie électrique des réseaux internes d’usines. - (Ouvrage réalisé par un groupe). Technique et Documentation. Lavoisier (1985).
-
(4) - ALGER (P.L.) - Induction machines. Their behavior and uses. - 2e éd. Gordon and Breach Science Publishers (1969).
-
(5) - ADKUIS (B.), HARLEY (R.G.) - The general Theory of alternating current machines : application to practical problems. - Chapman and Hall London.
-
(6) - NAUDY (R.), HEINY (P.), MARTEL (L.) - Technologie d’électricité. - 5e éd. Foucher.
- ...
ANNEXES
DEVANNEAUX (V.) - Modélisation des machines asynchrones triphasées à cage d'écureuil en vue de la surveillance et du diagnostic. - Institut national polytechnique (Toulouse) (2002).
DUVAL (C.A.H.) - Commande robuste des machines asynchrones. - École centrale de Lyon (2002).
NEACSU (C.) - Contribution à l'étude des défaillances statoriques des machines asynchrones : mise au point et réalisation d'un test non destructif de fin de fabrication. - Université Paul Sabatier (Toulouse) (2002).
CHAUVEAU (E.) - Contribution au calcul électromagnétique et thermique des machines électriques application à l'étude de l'influence des harmoniques sur l'échauffement des moteurs asynchrones. - Nantes (2001).
CORTON (R.) - Bruit magnétique des machines asynchrones : procédures de réduction passive et active. - Université d'Artois (2000).
HAUT DE PAGE
Association Française de Normalisation AFNOR ( http://www.afnor.fr). Commission Électrotechnique Internationale CEI ( http://www.iec.ch). Union technique de l’Électricité UTE ( http://www.ute-fr.com).
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