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Machines Asynchrones

  Qu'est-ce que la machine Asynchrone ? Les machines asynchrones font partie des machines à courant alternatif. Les machines à courant a...

 

Qu'est-ce que la machine Asynchrone ?

Les machines asynchrones font partie des machines à courant alternatif. Les machines à courant alternatif (AC) sont les machines employées le plus fréquemment dans l'industrie.

Elles possèdent plusieurs avantages par rapport aux machines à courant continu :

  • simplicité
  • Robustesse
  • prix peu élevé
  • entretien facile
Les machines électriques à courant alternatif (alternateurs, moteurs synchrones et asynchrones) reposent en grande majorité sur le principe du champ tournant

Les moteurs Asynchrones sont des moteurs à courant alternatif (C.A), appelés également moteurs à induction. Ils sont les moteurs les plus répandus dans les secteurs industriels.

On les subdivise comme suit :

  • les moteurs à cage d'écureuil
  • les moteurs à rotor bobiné

Les avantages des moteurs Asynchrones

Les machines asynchrones sont :

  • très robustes
  • faciles à mettre en œuvre
  • peu encombrantes
  • très fiables

Ces machines sont surtout utilisées comme moteurs : 80% des moteurs électriques sont des moteurs asynchrones. Leur gamme de puissance s’étale de quelques watts à une dizaine de mégawatts.

Symbole et convention

Constituation

Le moteur est composé de deux parties séparées par un entrefer.

  • Le stator ou inducteur :

C’est la partie fixe, constituée de trois enroulements (bobines) parcourus par des courants alternatifs triphasés. Les courants alternatifs dans le stator créent un champ magnétique tournant à la vitesse de synchronisme ns=f/p

  • Le rotor ou induit :

C’est la partie tournante (mobile)

Le rotor, soumis à ce champ tournant, génère des courants induits qui, conformément à la loi de Lenz, s’opposent à cette rotation en entraînant la rotation du rotor dans le même sens, à la vitesse n

Le rotor n’est relié à aucune alimentation

Il y’a deux types de rotor :

Le rotor à cage d'écureuil :

Ce type de rotor est constitué de barres conductrices, en cuivre ou en aluminium, ces barres sont inclinées par rapport à l’axe de rotation. Les extrémités de ces barres sont court-circuitées par deux anneaux de même métal. La résistance du rotor à cage d’écureuil est très faible : on dit qu’il s’agit d’un court-circuit

Le rotor bobiné (à bagues) :

Trois enroulements sont logés dans les encoches d’un cylindre ferromagnétique feuilleté constituant le rotor.

Celui ci présente le même nombre de pôles que le stator. Ces enroulements rotoriques sont reliés à trois bornes par l'intermédiaire de bagues, solidaires du rotor, et de balais frottant sur ces bagues. Le rotor bobiné doit être fermé sur lui-même directement (mis en court-circuit) ou par l'intermédiaire de résistances.

En pratique, l’enroulement est toujours triphasé à couplage en étoile.

Quel type de rotor le plus utilisé ?

  • Le rotor à cage d’écureuil

(+) Ce type de moteur, beaucoup plus facile à construire, avec prix inférieur, et a une robustesse plus grande que le moteur à rotor bobiné. Il constitue la plus grande partie du parc des moteurs asynchrones actuellement en service

(-) inconvénient majeur est qu’il a, au démarrage, de mauvaises performances (courant élevé et faible couple)

  • Le rotor bobiné

Ce type de moteur est utilisé essentiellement dans des applications où les démarrages sont difficiles et/ou nombreux.

Principe de fonctionnement

Lorsque l'on fait tourner un aimant, on crée un champ magnétique tournant.

-Si on place un disque en métal dans ce champ magnétique tournant, alors le disque se met à tourner.

-On constate que le disque tourne à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse de synchronisme (Ω< ΩS)

Les trois bobines décalées de 120° insérées dans le stator sont alimentées par une tension alternative triphasée.

Glissement

Le rotor tourne à la vitesse  Ω  plus petite que la vitesse de synchronisme  Ωs

On dit que le rotor « glisse » par rapport au champ tournant.

Le glissement dépend de la charge du moteur

 

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