Cours sur le moteur asynchrone

1.  Description

• Stator : 
  Comme pour la machine synchrone, le stator d'un MAS est constitué d'un bobinage triphasé à p paires de pôles. 
  L'ensemble de ce bobinage est formé à l'aide de 3 enroulements que l'on relie au réseau (triphasé de fréquence f) par un couplage étoile ou triangle.
     

• Rotor :

Rotor en cage d'écureuil (la grande majorité)	Rotor bobiné
Constitué de barres métalliques parallèles reliées par 2 couronnes (résistance faible).   Symbole  :	Les barres métalliques forment un enroulement triphasé. Les extrémités de ces enroulements sont soudées à 3 bagues. Des balais frottant sur ces bagues permettent d'accéder au rotor. Symbole  :

 2.  Principe de fonctionnement

Les 3 enroulements statoriques alimentés par un réseau triphasé équilibré créent dans l'entrefer un champ magnétique tournant à la fréquence de rotation de synchronisme n_s. Les conducteurs du rotor sont soumis à ce champ tournant. Ils sont alors traversés par des courants de Foucault induits. D'après la loi de Lenz (" les courants induits s'opposent par leurs effets à la cause qui leur donnent naissance "). Les enroulements du rotor étant en court-circuit, la circulation des courants est alors possible. Les forces de Laplace qui en résultent exercent des moments sur le rotor. Le rotor tourne alors à la fréquence de rotation n. De par son principe la fréquence de rotation du rotor est inférieure à la fréquence de synchronisme n_s :  n < n_s

• Le glissement  :
  On définit le glissement par l'expression  :     ou  
  On l'exprime en %, ordre de grandeur 3 à 5 % (pour le nominal)

3.   Point de fonctionnement

3.1.  Définition :

La charge impose un couple résistant de moment Tr sur l'arbre qui tourne à la vitesse W.  Le moteur doit fournir un couple utile de moment Tu, à l'équilibre Tu = Tr. Le point de fonctionnement du groupe moteur-charge se situe à l'intersection des caractéristiques mécaniques Tu = f(W) et Tr = f(W) des deux machines.

3.2.  Méthodes de calcul du point de fonctionnement :   
        Il en existe deux :

• Si l'on dispose des deux caractéristiques mécaniques, on les trace sur le même repère et on lit les coordonnées de leur point d'intersection.

• Si l'on connaît les relations mathématiques T_u = f(W) et T_r = f(W), on résout l'équation T_u = T_r  (s'il existe plusieurs solutions, on ne conserve que celle qui à un sens physique).

3.3.  Remarque sur la stabilité

Définition :     Un système est stable si il revient dans sa position d'origine après une perturbation. Dans le cas suivant : Il y a deux points de fonctionnement : - le point A est instable - le point B est stable

4.  Variation de vitesse d'un moteur asynchrone

La technique la plus utilisée pour faire varier la vitesse d'un moteur asynchrone est d'alimenter ce dernier à l'aide d'un onduleur autonome. 
On étudiera ceci dans le cours sur l'onduleur.

5.  Compléments

5.1.  Démarrage du moteur asynchrone

 Au démarrage du moteur asynchrone on constate que :      
Le couple de démarrage est 2 à 3 fois supérieur au couple nominal.

Conséquences:      - manque de "confort" mécanique ( démarrage brutal)

                            - courant de démarrage 3 à 5 fois supérieur au courant nominal

 

Il faut donc un système de protection électrique adapté (fusible accompagnement moteur)

5.2.  Avantages et inconvénients

Avantage	Inconvénients
-  faible coût d'achat -  faible coût d'entretien	-  variation de vitesse (nécessité d'un variateur de vitesse) -  la vitesse dépend de la charge.

François GOUBEL - Lycée G. Voisin  - Tournus (Mai 2001)