Moteur Asynchrone
Moteur Asynchrone
Moteur Asynchrone
ON
GENERATRI MOTEUR
CE
Dynamo
Alternateur
11/07/2007
Cours Machines Asynchrones
REBHI
B.
1
INTRODUCTI
Wmc
GENERAT ON
W Soit une Force F exerce sur
elec
conducteur L plac dans un
un
ns: vitesse
ns du champ
f:
frequence
12 = f
du rseau
120
0
120
Cours Machines Asynchrones B.
11/07/2007 11
REBHI
CHAMPS en
TOURNANTS: triphas
ns =
fn : vitesse du champ
s
tournant
f : frequence
11/07/2007 de la tension
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REBHI
B.
12
rseau
CHAMPS en triphas
TOURNANTS:
ns = f / p en
tours/seconde
ns = 60 f / P en
tours/minute
avec:
ns : la vitesse du champ tournant
Paires du
f : la frquence de rseau
ples 1 2 3 4
Nombre
p : le nombre de de plesde ples
paires 2 4 6 8
ns[tr/min] 3000 1500 1000 750
( bagues)
-De 3
enroulements
Coupls en etoile et
leurs extremits sont
soudes 3 bagues sur
les quelles vont frotter
3 balais.
Fil
v1 (t ) V 2 sin t
2
v2 (t ) V 2 sin t
3
2
v3 (t ) V 2 sin t
3
U V 3
Exemples :
R
STATO
a
P Pjs
Pf Ptr= C s
u
s
Perte Pjr
ROTOR
C
s
Pm Cu
Pa: puissance lectrique absorbe, Pu:
puissance utile mcanique, Ptr:puissance c
transmise au rotor, Pjs:pertes joules stator,
Pfs:pertes dans le fer stator, Pjr:pertes joules
Pu
rotor, Pmc:pertes mcaniques, C:couple
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11/07/2007 34
lectromagntique, Cu: couple utile sur REBHI
BILAN ENERGETIQUE
Puissance absorbe : Pa =U.I.3.cos (puissance
lectrique en W) Courant de ligne en (A), cos :
facteur
Pertes parde puissance
effet Joule du moteur
statorique:
Pa
Si Rs est la rsistanced'un enroulement:
dans ce cas il faut
couplage
tenir compte
couplage
en toile: pjs = du stator
du couplage
en triangle:pjs = 3.Rs.J =
Pertes
3.Rs.I
Rs.I
Si ,(avec
Rs est j=I/3)
la rsistancemesure entre deux
Pjs = 3/2.Rs.I
bornes de phases:
Pertes magntiques (les pertes dans le fer
du stator):
Pjs
pfs = Constante (ne dependent pas de la
Puissance
charge)
transmise au rotor : Ptr =
Pertes par effet Joule P f Ptr= C s
Pa - pjs pfs
pjr = c s-: c = c (s ) s/s =Ptr g
rotorique
Pertes mcaniques :
pjr =Ptr g s
pmc= Constante (ne dependent pas Pjr C
Puissance
de la charge)utile : Pu = Cu . et aussi par Pu
= Rendement
Ptr - pjr - pmc: Pm Cu
= Pu/ Pa
Essai vide ( Cu = 0 et n ns) : on a alors c
Essai
p en charge : C = Pu / = Cr en
mc+ pfs= Pa0 - pjs0 u Pu
rgime
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permanent Cours Machines Asynchrones B. 35
REBHI
MODELE
STAT Transformat
OR eur
ROT
OR
U2/U1 = N2/N1
=I1/I2= m
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REBHI
MODELE
Fonctionnement rotor
ouvert1 -
larrt : U2 = m g=
2 en rotation : U1 1
U2 = m g
U1
3 au synchronisme :
U2 = 0 g=
onctionnement rotor ferm
0
R2, rsistance j
X2, ractance du rotor m g U1
gX2
X2= L2 x 2f2
avec : f2=f1 x g
X2= L2 x 2f1x g
m g U1 = I2 (R2 +
X2= X2 x g
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jgX2) B.
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37
REBHI
MODELE
Le I2 = m g U1 / (R22 +
courant X 2
)
au dmarrage g 2
aprs le dmarrage
=1
g = 0.03
I dmarrage >>
II
Fonctionnement normal
g=0.03 pour un moteur n=
1450 tr/min Idmarrage normal
dmarrage = de 4
8 In
Inomina
I vide
l
s C = R2 m2 g U12 / s (R22 + X2
C/C
C: couple N
Cmax
lectromagntiqu Cd
e
Cd: couple au
dmarrage
Cmax: couple CN
maximum
CN: couple
nominale
Notons que le paramtre Lm est beaucoup plus faible que pour un transformateur de puissance
comparable cause de l'entrefer de la machine asynchrone. Il y a ncessairement un jeu entre
rotor et stator de quelques 1/10 de mm pour les machines de faible puissance (1kW) quelques
mm pour plus les grandes puissances (1MW).
Il faut: R = R2/gm2
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REBHI
Pour conserver la phase entre V1 et
I'1:
g.X2/R2 = X/R = X.g.m2/R2
En Il faut: de
fonction X =l'tude
X2/m2 mener il peut tre intressant de distinguer dans le
modle la puissance mcanique et les pertes Joule rotor.
Alors R = R'+R''(R' correspond la puissance mcanique, R'' aux pertes
Joule rotor).
Expression du couple
lectromagntique
g.Ptr = g.Cem. = 3R2.I2 o I2 = g.m.V1 / (R2
s 2
s).(g.R2) / (R2
s) . (R22 + g2.X22 - 2g2.X22 ) / (R22 + g2.X22 )2 = 0
si g = gm et gm = R2/X2
Le couple maximum est: Cmax = (3.m2.V12/ s) / (2.X2)
Caractristique mcanique
Le domaine d'usage permanent de la
machine se situe ente Cn et Cem = 0.
Le couple maximum Cmax est de l'ordre de
2,5 3,5Cn.
La machine est rversible.
Charge
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nominale
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REBHI
vide: n=ns ,
Equation dune 2 T=0
fonctionnement
droite: points nominal:
(donner par la plaque
signalitique)
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11/07/2007 45
REBHI n = nN , T= TN
POINT DE
Pour connatre FONCTIONNEMENT
le point de
fonctionnement de l'ensemble
compos du moteur et de la charge
entrane, il faut connatre :
La courbe du couple utile du
moteur en fonction de sa vitesse.
La courbe du couple rsistant de
C
la machine entrane en fonction de
d
la vitesse.
Le point de fonctionnement du
moteur en charge est dfini par C
l'intersection de la caractristique r
mcanique
Au moment dudumoteur et celle
dmarrage le de sa moteur doit tre suprieur au
couple
charge. couple rsistant
Cd > Cr
Lorsque le couple moteur est suprieur au couple rsistant, la vitesse
de l'ensemble moteur-charge augmente jusqu'au point d'quilibre :
d/dt = (C Cr)/J
Remarque : Pour un rendement
(C,couple dvelopp par le moteur. Cr, optimum, le moteur
couple rsistant de ladoit tre J,choisi
charge. linertie.
tel que son point de fonctionnement N s'approche au
,vitesse angulaire. d,acclration angulaire)plus prs de ces
valeurs nominales. Cours Machines Asynchrones B.
11/07/2007 46
REBHI
Rgime
perman
ant
Rgime de Tr
dmarrage
d/dt = (T
Tr)/J
I2 = m g U1 / (R22 + X
C2=
2
) R2 m2 g U12 / s (R22 + X22)
I2 = m g U1 / (R22 + X
C2=
2)R2 m2 g U12 / s (R22 + X
L'tude des quations du moteur asynchrone montre qu'une diminution de I entrane forcment
une diminution de C. I : Courant de ligne moteur C. : Couple sur larbre du moteur
Le compromis est donc:
limiter le courant pendant le dmarrage tout en conservant un couple moteur
suffisant pour assurer le dmarrage.
Pour ce faire, on peut agir sur deux facteurs influants (si le moteur est aliment par le rseau frquence
industrielle):
a) la tension d'alimentation. b) la rsistance rotorique.
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11/07/2007 50
REBHI
DEMARRAGE
Dmarrage toile - triangle
Ce type de dmarrage est rserv aux
machines dmarrant vide ou dont le couple
rsistant est faible. Lintensit de dmarrage est
divise par 3, mais le couple de dmarrage aussi
(proportionnel au carr de la tension
dalimentation des enroulements).
Umoteur = Urseau
ZI
Z
U mote
ur
Cmax et Cmin sont fixs par le cahier des charges, g 2 et g3 sont dtermins sur la caractristique " naturelle "
du moteur. Connaissant la valeur de la rsistance du bobinage rotorique r, on dtermine les valeurs des
rsistances de dmarrage R et R.
avec :
Action sur le
glissement
Gradateur
L' action se fait sur la
tension statorique.
Du fait de sa faible plage de
variation de vitesse sur moteur
cage standard, le gradateur
statorique est surtout utilis
comme procd de dmarrage sur
des machines dont le couple
rsistant est de type parabolique
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11/07/2007 62
REBHI
Action sur la frquence de la
tension statorique
Le convertisseur statique de type
"onduleur" permet un
fonctionnement du moteur avec un
couple maximal, par action
simultane sur la frquence et sur
l'amplitude de la tension
statorique, avec conservation du
rapport U/f