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Présentation
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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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Perturbations de la tension
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4. Choix des caractéristiques
4.1 Tension nominale
4.1.1 Raccordement à un réseau existant
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Un industriel qui veut installer un moteur, soit pour créer une installation nouvelle, soit pour étendre une installation existante, va tout naturellement chercher à le raccorder aux réseaux d’alimentation :
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dans tous les cas, il dispose d’un réseau à basse tension (BT : 230/400 V), lequel est le plus souvent alimenté par un réseau de distribution à moyenne tension (HTA) à travers un poste HTA/BT ;
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si la puissance appelée par l’installation est suffisamment grande, il dispose également du réseau de distribution à haute tension HTA lui-même ; compte tenu de la normalisation, ce réseau est à 20 kV ; il existe encore, en certaines villes, des réseaux souterrains à tension plus réduite, mais ils tendent à disparaître au profit du réseau à 20 kV.
Certaines usines particulièrement importantes sont raccordées à un réseau de répartition à haute tension (HTB : 63 ou 90 kV), voire au réseau à très haute tension (225 kV). Mais de telles tensions ne peuvent en aucun cas permettre une alimentation directe des moteurs, et les réseaux correspondants ne servent alors que de sources primaires à un ou à des réseaux HTA propres à l’usine.
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Le coût d’un moteur est, en outre, d’autant plus élevé, toutes choses égales par ailleurs, que sa tension nominale est plus élevée. Cela n’est vrai, toutefois que si la puissance considérée pour le moteur n’entraîne pas de difficultés particulières de construction à la tension considérée, autrement dit si l’on est loin des butées constructives (par exemple grosso modo quelques centaines de kilovoltampères en basse tension, quelques mégavoltampères à 5 ou 6 kV). À cette réserve près, l’utilisateur a donc, a priori, intérêt à raccorder son nouveau moteur au réseau de plus faible tension dont il dispose et, en particulier au réseau BT.
Une difficulté risque toutefois d’apparaître, du fait du courant de démarrage....
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Choix des caractéristiques
BIBLIOGRAPHIE
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(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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