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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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7. Conclusion
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Le bon fonctionnement en service d’un moteur asynchrone dépend largement de la façon dont ont été analysées et prises en compte les contraintes auxquelles il aura à faire face. Deux facteurs, non complètement indépendants, sont particulièrement à surveiller : le couple et l’intensité du courant de démarrage :
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il faut tout d’abord que le couple moteur soit supérieur au couple résistant à tout instant et, en particulier, pendant le démarrage ; cela peut nécessiter de faire appel à des constructions spéciales de cages (cages à encoches profondes ou doubles cages) ou à utiliser des moteurs à rotor bobiné avec insertion de résistances ;
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quant au courant de démarrage, dont l’intensité peut varier entre 6 et plus de 10 fois le courant nominal, il ne doit pas provoquer des chutes de tension qui perturbent les installations voisines ou qui réduisent trop le couple de démarrage.
Comme ces chutes de tension dépendent des caractéristiques du réseau d’alimentation, il est nécessaire qu’il y ait un rapprochement entre le distributeur d’énergie et l’installateur pour rechercher les conditions optimales de raccordement du moteur, dès que l’intensité du courant de démarrage n’est pas une fraction négligeable du courant de court-circuit.
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Par ailleurs, il faut garder à l’esprit qu’un réseau d’alimentation peut être le siège de défauts de nature aléatoire, tels que les chutes de tension transitoires ou les coupures brèves (cf., dans ce traité [15] [19]). L’expérience montre qu’heureusement la majorité des chutes de tension qui apparaissent n’affectent pas de façon sérieuse les installations. Il y a, toutefois, des chutes de tension qui, par leur profondeur, provoquent un ralentissement tel qu’il n’est plus possible au moteur ou au système entraîné de revenir d’eux-mêmes au régime initial. Il n’y a malheureusement pas de règles générales qu’on puisse édicter pour remédier à ce genre d’incidents et chaque installation doit faire l’objet d’une étude propre. L’important est que cette étude soit menée au stade de l’ingénierie et non après coup, car les remèdes deviennent alors difficiles à trouver et coûteux.
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La variation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CAHEN (F.) - Électrotechnique. - Tome 4 Gautier-Villars (1970).
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(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.
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(6) - NAUDY (R.), HEINY (P.), MARTEL (L.) - Technologie d’électricité. - 5e éd. Foucher.
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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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