La fonction convertir lnergie lectrique en nergie mca-nique est
ralise par un moteur.Lnergie lectrique se prsente sous deux formes
: source
alternative ou source continue. Nous trouverons deux types
demoteurs : courant alternatif ou courant continu.
Le choix dun moteur asynchrone triphas dpend de nom-breux
critres tels que : le couple rsistant, linertie, le rseauet
lambiance.
Ce choix dpend mcaniquement de la machine entraner.
Rseau dalimentationAppel de courant admissibleEn basse tension,
le choix dun moteur et de son mode dedmarrage dpendent souvent de
la puissance installe durseau dalimentation qui dfinit lappel du
courant admissible.Premire rgle : les caractristiques nominales dun
moteur doivent tre en rapport avec lusage qui en sera fait.Deuxime
rgle : limitation des troubles dus au dmarrage(cas des moteurs
aliments directement sur un rseau de dis-tribution publique).
Chute de tensionLa tension dun rseau peut varier dans certaines
limites. Onadmet, daprs la norme C15100, 5 %, et dans le cas de
rseaualiment par transformateur jusqu 10 %.
Le couple dun moteur est proportionnel au carr de la ten-sion,
et le courant la tension. Lorsque cette dernire variede 5 % ou de
10 %, on obtient les valeurs suivantes :
sansfrontireBOTE OUTILS
1. Professeur certifi en lectrotechnique au lyce variste-Galois
de Noisy-le-Grand.
PuissanceLe moteur asynchrone qui convient le mieux une
applicationest toujours celui qui fonctionne prs de la puissance
nominale,car cest ce moment que son facteur de puissance (cos )
etson rendement sont les meilleurs.
La machine entraneSelon la nature de lorgane entran, un certain
nombre degrandeurs mcaniques doivent tre connues.
Puissance et coupleLa puissance, le couple et la vitesse sont
lis par la relationfondamentale : P = T P : puissance en watts
(W),T : Couple en newtons-mtres (Nm), : vitesse angulaire en
radians par seconde (rd/s).
Inertie au dmarrageDurant la priode de dmarrage, le moteur doit
fournir : lnergie ncessaire pour vaincre le couple rsistant ;
lnergie cintique pour la mise en mouvement des parties larrt
(machine entrane plus le rotor du moteur).
Couples rsistantsLe dmarrage dune machine par un moteur ne peut
avoir lieuque si le couple moteur est chaque instant suprieur
aucouple rsistant de la machine entrane, et ce toutes les
vitesses(sinon le moteur sarrte : on dit quil cale).
CMoteur_Crsistant
Choix dun moteur et de son dmarrageLe choix dun moteur
asynchrone et celui de son dmarragesont intimement lis. Le couple
au dcollage doit tre stricte-ment suprieur au couple rsistant de
dcollage de la machineentrane. Industriellement, on se donne une
marge de scurit :
CMD > 5/3 CRD.En effet, il y a souvent ce que lon appelle un
dur au dcol-
lage, cest--dire une rsistance mcanique supplmentairede la
machine larrt.
Le couple acclrateur est la diffrence qui existe chaqueinstant,
durant le dmarrage, entre le couple moteur et lecouple rsistant :
CA = CM CR
Couple moteur
Couple acclrateur
Couple rsistant
1
2
3C/CN
CD/CN
1/4 1/2 3/4 1n/nSnN/nS0
labore pour les classes de lyces professionnelles, cette fiche
daide au choix de motorisations lectriques constitue une approche
de premier niveau pour le dimensionnement et le choix dun moteur
courant alternatif. Elle fait suite celles prcdemment publiesdans
les numros 111 et 112 de Technologie.
Les moteurs asynchrones triphassADEL BAGGHI1
MOTS-CLS qualit, processus, normes
U nominal 0,90 Un 0,95 Un 1,05 Un 1,10 UnCouple (Tnt) 0,81 0,88
1,12 1,21
Glissement (g) 1,24 1,13 0,90 0,83
Courant (In) 1,10 1,05 0,95 0,90
Dmarrage (Id) 0,90 0,95 1,05 1,10
FrquenceLa vitesse de rotation dun moteur asynchrone est
directementproportionnelle la frquence dalimentation et
inversementproportionnelle au nombre de ples.
n (tr/s) : vitesse de synchronisme,f(Hz) : frquence du rseau,p :
nombre de paires de ples,p = 1 pour 2 ples,p = 2 pour 4 ples,
etc.
n
fp
=
30 TECHNOLOGIE 116 NOVEMBRE-DCEMBRE 2001
NOVEMBRE-DCEMBRE 2001 TECHNOLOGIE 116 31
Machine entraneCouple de dmarrage (Td)Il est exprim par rapport
au couple nominal Td = 0,5 1Tn.
Conditions de mise en routeElle sexprime surtout en fonction de
linertie de la machinedonne par le J(kg m2).
Ordre de grandeur de la puissancePetite : 5,5 kW
environ.Moyenne: 5,5 10 kW.Grande : 100 kW environ.
Moteur asynchroneTypes de rotorLe circuit lectrique : cest un
enroulement ferm sur lui-mmeet donnant lieu deux technologies :
rotor cage dcureuil (ou rotor en court-circuit) ; rotor bobine (ou
rotor bagues).
Il existe plusieurs types de rotor cage.Rotor simple cageLe
rotor simple cage est utilis pour les moteurs de
faiblespuissances.
Le couple de dmarrage (Td) est faible.Le courant de dmarrage
(Id) est lev par rapport au
courant nominal (In) Td Id Rotor cage multipleDeux ou trois
cages sont superposes runies ou non par unefente.Rotor cage
profondesLes conducteurs sont de faibles largeur par rapport la
hauteur.
Utilit des rotors cages multiples et rotor encoches
profondesAmlioration du dmarrage = rduction du courant dappel.
La classe disolement la plus utilise est la classe F.Les
chauffements dus aux extrmes de tension 10 %
entrane une variation de 15 K.
Contraintes lies lenvironnementLe moteur asynchrone un indice de
protection IP23 ou IP55gnralement.
Les conditions normales dutilisation des moteurs standardsont
une temprature comprise entre 16 C et + 40 C et unealtitude
infrieure 1000 m.
Pour des conditions diffrentes demploi, on dclassera lamachine
selon les donnes constructeur.
RefroidissementLes machines fonctionnant vitesse variable
doivent tre ven-tiles extrieurement basse vitesse.
Si la machine est plus rapide que 3 000 tr/min, on fait
uneventilation force (le bruit les turbines de
refroidissementserait trop fort).
Contraintes lis la charge mcanique et la fixationIl y a deux
types de fixations : fixation par socle (normale) ; fixation par
bride (le moteur est tenu par le flasque, doncpas de problme
dalignement).
Application numriqueNous cherchons dterminer un moteur capable
dentranerune machine dont le couple rsistant est valu environ 9 Nm
une frquence de rotation denviron 1 430 tr/mn. Le rseauest de 400
volts.Choix du moteur partir de la documentation fournie (tableau
suivant) : la vitesse angulaire du moteur est :
la puissance mcanique ncessaire est :
P = T = 9 149,6 = 1346,40 W;Le choix se portera alors sur le
moteur de type LS 90L de
puissance nominale 1,5 kW.Le glissement est ainsi de :
Lintensit de dmarrage :
avec A
et W
InPa
U
Pa =Pu
=
=
=
=
=
3 3 0 813 43
1923
cos ,,
,
1923
400
15000 78
IdIn
Id In == = 5 5 5 3 43 17, , ;soit A
g
n nn
= = =1500 1420
15005 3
, %;
= = =2
602 1430
60149 6
n, / ;rd s
C
N
C
N
C
N
Cest la somme de 1 et de 2
Au dmarrage (cage extrieure) 1
vitesse lev (cage intreure) 2
C
N
12
1 + 2
Rotor bobine (ou rotor bagues)
Classe disolation B F H
chauffement moyen K 80 105 125Temprature limite du bobinage maxi
C 125 155 180
Isolation des enroulements statoriquesLes conducteurs sont en
cuivre maill.
Pendant la phase de fabrication, on renforce le bobinage
parapplication dun vernis et on le colle car, quand un
moteurtourne, il y des vibrations dues au 50 Hz (Force de
Laplace).Sil y a frottement, le vernis risque de partir, il se
produiraitalors un dfaut sur le bobinage.
Il existe ainsi trois classes disolation :
Puissance Vitesse Facteur de RendementType nominale Pn nominale
Nn puissance (%) Id/In
(kW) (tr/min) cos LS 90S 1,1 1415 0,81 76 5,0
LS 90L 1,5 1420 0,81 78 5,9
LS 90 L 1,8 1410 0,83 79 5,7
LS 100L 2,2 1430 0,81 78 5,3
LS 100L 3,0 1420 0,78 79 5,1
