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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Choix des caractéristiques
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3. Choix du moteur monophasé
3.1 Comparaison entre moteur monophasé et moteur triphasé
Le moteur monophasé et le moteur triphasé sont construits de façon semblable, avec toutefois cette différence importante que, dans le moteur monophasé, on ne se sert généralement que des deux tiers des encoches du stator. Par conséquent, dans ce moteur, les matériaux sont moins bien utilisés. Par ailleurs, à dimensionnement égal, le moteur monophasé a des performances inférieures à celles de son homologue triphasé, et, en particulier, n’a pas de couple de démarrage, ce qui impose de faire appel à un artifice pour le lancer.
A priori, le moteur triphasé s’impose donc, sauf si l’on ne dispose pas d’une source d’alimentation triphasée ou si l’on veut profiter de la plus grande facilité d’installation du moteur monophasé. Actuellement, ces deux raisons ne peuvent apparaître que dans le domaine de la basse tension. Dans ce domaine, la politique des distributeurs d’électricité varie grandement d’un pays à l’autre :
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en Amérique du Nord (États-Unis et Canada), la distribution ne se fait pratiquement que par des réseaux monophasés, ce qui amène les utilisateurs à employer systématiquement des moteurs monophasés ;
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en Europe, au contraire, la distribution se fait essentiellement par des réseaux triphasés ; en particulier, en France, les utilisateurs sont raccordés en triphasé dès que leur puissance souscrite avoisine la dizaine de kilowatts.
Toutefois, il faut remarquer que, même si les utilisateurs domestiques ont un branchement triphasé, leur installation intérieure est normalement réalisée par des liaisons à deux fils (conducteur de sécurité non compris), ce qui amène les constructeurs d’ appareils usuels, du type électroménager par exemple, à n’employer que des moteurs monophasés.
Le moteur monophasé ayant par ailleurs un sens de rotation fixé par construction, c’est-à-dire après fixation de son dispositif de démarrage, présente un avantage pour les appareils mobiles (scies de chantier par exempe). Il évite, en effet, d’avoir, à chaque branchement, à rechercher le sens adéquat de rotation des phases.
HAUT DE PAGE3.2 Démarrage...
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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).
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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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