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Auteur(s)
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Jacques SAINT-MICHEL : Directeur Scientifique Moteurs Leroy Somer
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Cet article traite des bobinages polyphasés des machines tournantes à courant alternatif. Dans un but de simplification, on s’est limité au cas des enroulements triphasés qui sont de loin les plus répandus. Les développements théoriques, largement détaillés, pourront cependant être facilement généralisés par les lecteurs qui le souhaitent à tout autre nombre de phases. Les bobinages décrits ici sont ceux que l’on rencontre au stator des machines synchrones et asynchrones, ainsi qu’au rotor des machines asynchrones à bagues. Ils sont destinés à créer, lorsqu’on les alimente par un système de tensions ou de courants triphasés, un champ magnétique tournant. On pourrait naturellement transposer les mêmes principes à des schémas développés à plat, pour créer un champ magnétique glissant, utilisable dans des moteurs linéaires par exemple.
Les aspects qualitatifs, puis quantitatifs, et enfin pratiques sont successivement abordés. Pour une meilleure compréhension, la plupart des schémas sont représentés développés, de manière à simplifier la représentation des connexions frontales. Quant au schéma en coupe, il se présente de manière générale comme sur la figure 1.
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Champ magnétique produit par un enroulement
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8. Réalisation pratique des bobinages
Après avoir examiné en détail les propriétés des bobinages liées à leur constitution, il est indispensable de se poser le problème de leur réalisation industrielle. Le présent paragraphe sera consacré à cette question.
8.1 Isolation du bobinage
Les machines à basse tension sont habituellement bobinées en utilisant du fil cylindrique émaillé non rangé (bobinage en vrac, appelé dans les pays anglo-saxons random winding ou mush winding ). Chaque conducteur, servant à constituer les spires, est le plus souvent formé de plusieurs fils, ou brins, en parallèle. De manière à optimiser le remplissage des encoches, ces fils peuvent d’ailleurs être de diamètres différents.
Les conducteurs ainsi réalisés ne sont pas isolés entre eux. Comme on ne peut pas se fier suffisamment à l’isolation apportée par l’émail, qui peut avoir été altérée par les opérations d’enroulement des spires et d’insertion des bobines dans les encoches, ou présenter intrinsèquement des faiblesses localisées, on doit isoler les bobines par rapport à la masse, c’est-à-dire l’empilage de tôles magnétiques, de même que l’on doit isoler entre elles les bobines appartenant à des phases différentes. En revanche, les tensions entre spires d’une même phase restant faibles, tout au moins dans le cas d’alimentations sinusoïdales, il n’est pas utile d’isoler les spires entre elles, ni d’ailleurs les bobines d’une même phase entre elles.
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Isolation des bobines par rapport à la masse
Elle est réalisée en plaçant dans les encoches, avant toute opération d’insertion du bobinage, une feuille de matériau isolant en forme de U qui épouse tout le périmètre utile de l’encoche, c’est-à-dire hors l’ouverture.
Ce matériau isolant est bien sûr sélectionné en fonction de ses qualités :
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diélectriques, qui sont rarement limitatives en basse tension ;
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mécaniques, car il doit résister au pliage, à l’abrasion, et aux agressions liées à l’empilage des tôles magnétiques, lesquelles peuvent être tranchantes si des bavures subsistent, ou si l’empilage n’est pas parfaitement aligné, ce qui est inévitable ;
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surtout,...
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