1. Constitution
Les moteurs asynchrones, encore appelés moteurs d’induction, sont pratiquement tous les moteurs triphasés. Ils sont basés sur l’entraînement d’une masse métallique par l’action d’un champ tournant.
Ils comportent deux armatures coaxiales à champ tournant, l’une est fixe (c’est le stator) et l’autre est mobile (c’est le rotor).
Le stator est identique à celui d’un alternateur triphasé (fig :Moteur asynchrone triphasé (Moteurs Leroy)), mais on l’appelle également inducteur ou primaire car, c’est au champ tournant qu’il développe, que sont dus les courants induits du rotor, celui-ci se comportant un peu comme le secondaire d’un transformateur.
La représentation la plus simple est celle d’un stator triphasé à deux pôles (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé a) sur lequel on a précisé les zones occupées par chacune des trois phases. Cet enroulement est alimenté en triphasé par l’intermédiaire de la plaque à bornes (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé b), ce qui permet, grâce à un jeu de barrettes, de l’alimenter en étoile ou en triangle.
Le rotor n’est lié électriquement à aucune source d’énergie, ni continue, ni alternative, ce qui simplifie beaucoup la construction. Le courant, dans ses enroulements, est uniquement induit par le champ tournant statorique, c’est pourquoi, l’enroulement rotorique est encore appelé induit ou secondaire.
On distingue deux types de rotors :
C’est un rotor à pôles lisses qui comporte dans ses rainures un enroulement identique à celui du stator. Les trois phases sont branchées en étoile (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé c), ce qui permet d’insérer un rhéostat dans leur circuit. Ce rhéostat, qui est mis en courtcircuit en marche normale, permet d’assurer de meilleurs conditions au démarrage.
Le nombre de pôles du rotor est obligatoirement le même que celui du stator, le nombre de phases peut être différent. Cependant, il n’est pas intéressant pour un moteur à bagues d’augmenter le nombre des phases du rotor car il faudrait augmenter le nombre de bagues et des balais.
L’enroulement est remplacé par des barres de cuivre ou d’aluminium, logées dans des encoches (fig : Rotor à cage) et réunies à leurs extrémités par deux couronnes de cuivre ou d’aluminium. Ces cages comportent généralement des barreaux décalés (fig : Rotor à cage a) afin de réduire les harmoniques d’encoches. Il en résulte une légère diminution de f.é.m. induite par le champ tournant statorique dans ces barreaux .
Un tel rotor est très robuste. De plus, sa construction est particulièrement économique, la cage étant généralement réalisée avec de l’aluminium fondu que l’on coule dans les encoches préparées à l’avance. En effet, il n’est pas nécessaire d’isoler les barres de la masse du rotor, car les courants induits s’établissent surtout dans les barres.
Leur étude théorique est identique à celle des moteurs à bagues. En effet, si N désigne le nombre de barres d’une cage, le décalage entre deux barres consécutives est 2π / N. Les extrémités des barres étant en court–circuit par les flasques, un rotor à cage est assimilable à un rotor à bagues qui aurait
q = N phases, si la cage tourne dans un champ bipolaire, alors qu’il a q = N / p phases, si la cage tourne dans un champ à 2p pôles.
Par comparaison avec les moteurs à bagues, les moteurs à cage ont l’avantage d’être robustes et de coût beaucoup plus faible. Malheureusement, il n’est pas possible de faire varier la résistance de leur rotor, ce qui rend défavorable les conditions de démarrage quand on les alimente à tension et à fréquence constantes.
On remédie à cet inconvénient en utilisant, soit des rotor à double cage (fig : Rotor à cage b), soit des rotors à une seule cage, mais à barres dites en L à cause de leur profil (fig : Rotor à cage c), soit des moteurs à encoches très profondes : barres en « lames de sabre ».
Moteur asynchrone triphasé (Moteurs Leroy)
Les moteurs asynchrones, encore appelés moteurs d’induction, sont pratiquement tous les moteurs triphasés. Ils sont basés sur l’entraînement d’une masse métallique par l’action d’un champ tournant.
Ils comportent deux armatures coaxiales à champ tournant, l’une est fixe (c’est le stator) et l’autre est mobile (c’est le rotor).
1.1. Stator
Le stator est identique à celui d’un alternateur triphasé (fig :Moteur asynchrone triphasé (Moteurs Leroy)), mais on l’appelle également inducteur ou primaire car, c’est au champ tournant qu’il développe, que sont dus les courants induits du rotor, celui-ci se comportant un peu comme le secondaire d’un transformateur.
La représentation la plus simple est celle d’un stator triphasé à deux pôles (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé a) sur lequel on a précisé les zones occupées par chacune des trois phases. Cet enroulement est alimenté en triphasé par l’intermédiaire de la plaque à bornes (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé b), ce qui permet, grâce à un jeu de barrettes, de l’alimenter en étoile ou en triangle.
Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé
1.2. Rotor
Le rotor n’est lié électriquement à aucune source d’énergie, ni continue, ni alternative, ce qui simplifie beaucoup la construction. Le courant, dans ses enroulements, est uniquement induit par le champ tournant statorique, c’est pourquoi, l’enroulement rotorique est encore appelé induit ou secondaire.
On distingue deux types de rotors :
2.1. Rotor à bagues
C’est un rotor à pôles lisses qui comporte dans ses rainures un enroulement identique à celui du stator. Les trois phases sont branchées en étoile (fig : Schéma simplifié d’un moteur asynchrone triphasé c), ce qui permet d’insérer un rhéostat dans leur circuit. Ce rhéostat, qui est mis en courtcircuit en marche normale, permet d’assurer de meilleurs conditions au démarrage.
Le nombre de pôles du rotor est obligatoirement le même que celui du stator, le nombre de phases peut être différent. Cependant, il n’est pas intéressant pour un moteur à bagues d’augmenter le nombre des phases du rotor car il faudrait augmenter le nombre de bagues et des balais.
2.2. Rotor à cage
L’enroulement est remplacé par des barres de cuivre ou d’aluminium, logées dans des encoches (fig : Rotor à cage) et réunies à leurs extrémités par deux couronnes de cuivre ou d’aluminium. Ces cages comportent généralement des barreaux décalés (fig : Rotor à cage a) afin de réduire les harmoniques d’encoches. Il en résulte une légère diminution de f.é.m. induite par le champ tournant statorique dans ces barreaux .
Rotor à cage
Un tel rotor est très robuste. De plus, sa construction est particulièrement économique, la cage étant généralement réalisée avec de l’aluminium fondu que l’on coule dans les encoches préparées à l’avance. En effet, il n’est pas nécessaire d’isoler les barres de la masse du rotor, car les courants induits s’établissent surtout dans les barres.
Leur étude théorique est identique à celle des moteurs à bagues. En effet, si N désigne le nombre de barres d’une cage, le décalage entre deux barres consécutives est 2π / N. Les extrémités des barres étant en court–circuit par les flasques, un rotor à cage est assimilable à un rotor à bagues qui aurait
q = N phases, si la cage tourne dans un champ bipolaire, alors qu’il a q = N / p phases, si la cage tourne dans un champ à 2p pôles.
Par comparaison avec les moteurs à bagues, les moteurs à cage ont l’avantage d’être robustes et de coût beaucoup plus faible. Malheureusement, il n’est pas possible de faire varier la résistance de leur rotor, ce qui rend défavorable les conditions de démarrage quand on les alimente à tension et à fréquence constantes.
On remédie à cet inconvénient en utilisant, soit des rotor à double cage (fig : Rotor à cage b), soit des rotors à une seule cage, mais à barres dites en L à cause de leur profil (fig : Rotor à cage c), soit des moteurs à encoches très profondes : barres en « lames de sabre ».
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