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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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Vitesse variable
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5. Perturbations de la tension
5.1 Origine
Les réseaux et les installations électriques sont le siège d’incidents de nature aléatoire, dont les plus fréquents sont les courts-circuits et plus particulièrement les courts-circuits entre phase et masse [29]. Les répercussions de ces incidents sur la continuité du service et le fonctionnement du matériel dépendent de la nature des défauts, de leur emplacement et des moyens de protection mis en œuvre pour les éliminer.
Dans une installation industrielle, quand, par exemple, se produit le claquage d’un élément (câble, moteur, transformateur, etc.), on observe :
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si la protection est assurée par le seul disjoncteur d’arrivée, le déclenchement de toute l’installation ;
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si cette protection est ramifiée en plusieurs zones, le déclenchement de la zone comportant l’élément défectueux et une chute de tension pouvant atteindre 100 % sur une des phases des autres zones pendant le temps d’élimination du défaut.
Dans ce dernier cas, il y a donc à la fois coupure d’une partie de l’installation (jusqu’à sa remise en état) et creux de tension de plus ou moins forte amplitude, mais sans coupure, sur l’autre partie.
En fait, il est statistiquement beaucoup plus fréquent qu’un défaut se produise dans les réseaux aériens, soit, en pratique, dans les réseaux de distribution ou de transport, plutôt que dans les installations intérieures ou liaisons souterraines situées à l’abri des contraintes climatiques (pluie, foudre, etc.) et d’environnement (branches d’arbre, plombs de chasse, etc.). En outre, par suite de l’interconnexion des différents réseaux, tout court-circuit affectant l’un d’eux sera ressenti, en toute rigueur, par n’importe lequel des autres, étant évidemment entendu que sa perception sera d’autant plus faible qu’il en sera plus éloigné.
Il en résulte que les installations électriques peuvent subir un nombre difficilement prévisible de perturbations de tension, dont l’éventail va de la chute de tension transitoire, d’amplitude variable entre 0 et 100 %, jusqu’à la coupure brève, de durée inférieure à 300 ms, et, dans les cas les plus graves, jusqu’à la coupure de longue durée (appelée simplement coupure ).
Le lecteur trouvera, dans l’article Qualité de la tension dans les réseaux électriques. Creux de tension,...
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Perturbations de la tension
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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