Le moteur asynchrone triphasé

I. Constitution :

Le moteur asynchrone triphasé, qui est le récepteur de puissance des installations industrielles, est formé d'un :

• Stator : la partie fixe du moteur. Il comporte trois bobinages (ou enroulements) qui peuvent être couplés en étoile Y ou en triangle ∆ selon le réseau d'alimentation.
• Rotor : la partie tournante du moteur. Cylindrique, il porte soit un bobinage (d'ordinaire triphasé comme le stator) accessible par trois bagues et trois balais (figure 3), soit une cage d'écureuil non accessible,à base de barres conductrices en aluminium(figures1et 2).

            

                                                               

Le moteur asynchrone à cage est très répandu dans le domaine industriel, de par sa grande robustesse mécanique, son faible coût et sa très bonne standardisation. La plage des puissances des machines asynchrones s'étend de la centaine de Watts à la dizaine de Mégawatts. 

Figure 4 : le moteur asynchrone triphasé 

II . Branchement du moteur asynchrone tripahsé :

Le stator d'un moteur asynchrone triphasé comporte trois enroulements identiques qui sont couplés :

• Soit en étoile (Y)
• Soit en triangle (∆)

Le choix du couplage dépend :

• Des tensions du réseau.
• Des indications portées sur la plaque signalétique qui donne les conditions normales de fonctionnement (dites aussi nominales).

L'utilisateur choisit le couplage qui convient par l'intermédiaire de la plaque à borne du moteur, qui comporte six bornes auxquelles sont reliées les entrées et les sorties des trois enroulements

Normalisation des bornes :

Entrées : U1, V1 et W1.          Sorties : U2, V2 et W2.

Détermination du couplage :

1. si la plus petite tension de la plaque signalétique du moteur correspond à la tension entre phase du réseau on choisit le couplage triangle ∆.
2. si la plus grande tension de la plaque signalétique du moteur correspond à la tension entre phase du réseau on choisit le couplage étoile Y.

Réseau d'alimentation			Plaque signalétique		Couplage adéquat
220v	380 v		220 v	380 v	ETOILE
220 v		380 v	380 v	660 v	TRIANGLE
Tension simple		Tension composée	Tension d'un enroulement	Tension de deux enroulements

III . Principe de fonctionnement :

Les bobinages statoriques, alimentés par des courants triphasés de pulsation w, créent un champ magnétique  B tournant à la vitesse W_s=w/p où p est le nombre de paire de pôles au stator.

Ce champ (flux) tournant balaie le bobinage rotorique et y induit des forces électromotrices (fèm) d'après la loi de Lenz. Le bobinage rotorique étant en court-circuit, ces fém y produisent des courants induits.

C'est l'action du champ tournant B sur les courants induits qui crée le couple moteur. Ce dernier tend à réduire la cause qui a  donné naissance aux courants, c'est à dire la rotation relative du champ tournant par rapport au rotor. Le rotor va donc avoir tendance à suivre ce champ.

Le rotor tourne forcément à une vitesse W < W_s (d'où le terme asynchrone).

Pour changer le signe de W_s (donc le sens de rotation), il suffit de permuter deux fils de phase.

IV. Problème de démarrage des moteurs asynchrones :

Le branchement du moteur au réseau de distribution peut se réaliser :

1.    Sans perturbation pour les autres récepteurs et sans détérioration du moteur : l'équipement de démarrage est dit à démarrage direct.

2.    Avec perturbations à la fois pour le réseau et les autres récepteurs ou avec détérioration du moteur : l'équipement de force motrice doit assurer le démarrage suivant un procédé qui élimine ou qui réduit dans leurs limites réglementaires ces perturbations et qui évite toute détérioration.

D'une façon générale et quel que soit le type de moteur, les différents procédés de démarrage ont pour objectif la réduction de l'intensité de démarrage.

 V. Démarrage direct :

      V.1 Principe : 

Dans ce procédé le stator du moteur est branché directement sur le  réseau d'alimentation triphasé. Le démarrage s'effectue en un seul temps.

       V.2 Caractéristique technique :

Seuls les moteurs asynchrones triphasés avec rotor en court-circuit ou rotor à cage peuvent être démarrés en direct.

Au démarrage du moteur la pointe d'intensité est de l'ordre de 4 à 8 fois l'intensité nominale.

Le couple au décollage est important, environ 1,5 fois le couple nominal.

V.3 Démarrage direct semi-automatique un sens de marche :

On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans un sens de rotation par un bouton poussoir S₁ et l'arrêter par l'appui sur un bouton poussoir S₀.

V.3.1      Schéma fonctionnel :

V.3.2      Circuit de puissance :

 F : contact auxiliaire du relais thermique
 S₀ : bouton poussoir arrêt
 S₁: bouton poussoir marche
 KM1 : bobine du contacteur
 KM11 : contact auxiliaire du contacteur

 V.3.3      Circuit de commande :

F : contact auxiliaire du relais thermique

                       S₀ : bouton poussoir arrêt

                       S₁: bouton poussoir marche

                       KM1 : bobine du contacteur

                       KM11 : contact auxiliaire du contacteur

V.4 Démarrage direct semi-automatique deux sens de marche :

On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans deux sens de rotation, par un bouton poussoir S₁, on commande le sens 1 et on démarre le sens 2 par un bouton poussoir S₂ et l'arrêter par l'appui sur un bouton poussoir S_0.

V.4.1      Schéma fonctionnel :

V.4.2      Circuit de puissance :

KM1 : contacteur sens 1

                       KM2 : contacteur sens 2

 V.4.3      Circuit de commande :