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Article

1 - CARACTÉRISTIQUES

2 - DIFFÉRENTS TYPES DE MOTEURS ASYNCHRONES

3 - CHOIX DU MOTEUR MONOPHASÉ

4 - CHOIX DES CARACTÉRISTIQUES

5 - PERTURBATIONS DE LA TENSION

  • 5.1 - Origine
  • 5.2 - Répercussions des coupures brèves
  • 5.3 - Répercussions des creux de tension
  • 5.4 - Contacteurs

6 - VITESSE VARIABLE

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : D3490 v1

Vitesse variable
Moteurs asynchrones - Choix et problèmes connexes

Auteur(s) : Maxime DESSOUDE

Date de publication : 10 juin 1996

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Auteur(s)

  • Maxime DESSOUDE : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique de Nancy - Ingénieur-Chercheur du Département Machines Électriques à la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France

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INTRODUCTION

Nota :

Cet article est une mise à jour du texte rédigé par Michel FALLOU. Une grande partie de ce texte a été conservée.

Le moteur asynchrone est de beaucoup le moteur le plus utilisé dans toutes les applications industrielles ou domestiques de l’électricité, du fait de sa facilité d’installation, de son bon rendement et de son excellente fiabilité.

Il existe plusieurs types de moteurs asynchrones : monophasé, triphasé à cage, triphasé à rotor bobiné (§ 1 et § 2).

La généralisation actuelle, au moins en Europe, des réseaux triphasés fait que les moteurs monophasés, dont les performances sont inférieures à celles de leurs homologues triphasés, ne sont plus employés que dans des applications particulières où les puissances sont limitées à quelques kilowatts et où l’alimentation se fait à basse tension 3.

Plusieurs caractéristiques, dont les principales font l’objet de normalisation, conduisent donc au choix d’un moteur asynchrone pour une application donnée : la puissance nominale, le service nominal, la tension d’alimentation, le mode de construction mécanique et le degré de protection des enveloppes 4. Il faut aussi veiller à ce que le démarrage se fasse dans de bonnes conditions pour le moteur et la machine entraînée ainsi que pour le réseau d’alimentation. Deux facteurs non complètement indépendants sont ainsi à surveiller : le couple et l’intensité du courant de démarrage. Ces facteurs peuvent ainsi conduire à orienter le choix technologique du moteur.

Le bon fonctionnement des moteurs peut être altéré par les perturbations de la tension provoquées par les incidents de nature aléatoire intervenant sur les réseaux et les installations électriques, qui résultent du fonctionnement des automatismes de protection. Des précautions de mise en œuvre peuvent être employées pour réduire la sensibilité des moteurs aux perturbations de types creux de tension ou coupures brèves 5.

En outre, avec les progrès de l’électronique de puissance, les utilisations de la variation électronique de vitesse des moteurs se sont développées, en particulier pour les applications industrielles. Il existe maintenant plusieurs technologies d’entraînements à vitesse variable utilisant des moteurs asynchrones qui couvrent une gamme très étendue de puissances et d’applications 6. La technologie du convertisseur de fréquence à onduleur de tension commandé en modulation de largeur d’impulsions associé à un moteur asynchrone à cage tend à s’imposer comme la solution de référence pour des puissances atteignant quelques centaines de kilowatts.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3490


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6. Vitesse variable

6.1 Intérêt

Bien que les moteurs asynchrones n’aient pas, comme les moteurs synchrones, une vitesse strictement constante, puisque [relation [1]] N = Ns (1 – g ), il n’est guère possible, pour autant, de les considérer comme des moteurs à vitesse variable. Leur vitesse est en effet bornée, d’un côté par la vitesse de fonctionnement au couple maximal, de l’autre par la vitesse de synchronisme, ce qui ne donne qu’une plage de variation inférieure à 10 %. Par ailleurs, on ne dispose pas de moyens électriques simples et économiques (comme les rhéostats de champ des moteurs à courant continu) pour régler leur vitesse.

Pourtant la variation de vitesse d’un moteur présente deux intérêts fondamentaux.

— Le premier, qui est le plus évident, est de répondre aux exigences de variation de vitesse de l’organe entraîné (le cas le plus typique est celui de la traction).

— Le second est de fournir un réglage performant au système entraîné, sans que celui-ci ait, en toute rigueur, besoin d’un réglage de vitesse.

Exemple

À titre d’exemple de ce second cas, on peut citer le fonctionnement de compresseurs d’air ; il est d’usage très fréquent d’entraîner ces appareils par un moteur asynchrone et de régler le débit d’air par des vannes qui introduisent une perte de charge. En installant un moteur d’entraînement à vitesse variable, on substitue à ce réglage, qui dégrade l’énergie, un réglage à rendement sensiblement constant.

Pour illustrer ce gain de rendement, portons dans un système d’axes débit q – pression p (figure 14) les caractéristiques respectives du compresseur (courbe I ) et du réseau qu’il alimente. Leur intersection donne le point de fonctionnement nominal N défini par les valeurs p n et q n , auquel correspond une puissance électrique pn proportionnelle à

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CAHEN (F.) -   Électrotechnique.  -  Tome 4 Gautier-Villars (1970).

  • (2) -   Les cahiers de l’ingénieur : le démarrage des moteurs électriques asynchrones.  -  EDF Direction de la distribution.

  • (3) - SOLIGNAC (G.) -   Guide de l’ingénierie électrique des réseaux internes d’usines.  -  (Ouvrage réalisé par un groupe). Technique et Documentation. Lavoisier (1985).

  • (4) - ALGER (P.L.) -   Induction machines. Their behavior and uses.  -  2e éd. Gordon and Breach Science Publishers (1969).

  • (5) - ADKUIS (B.), HARLEY (R.G.) -   The general Theory of alternating current machines : application to practical problems.  -  Chapman and Hall London.

  • (6) - NAUDY (R.), HEINY (P.), MARTEL (L.) -   Technologie d’électricité.  -  5e éd. Foucher.

  • ...

1 Thèses

* - http://www.sudoc.abes.fr

DEVANNEAUX (V.) - Modélisation des machines asynchrones triphasées à cage d'écureuil en vue de la surveillance et du diagnostic. - Institut national polytechnique (Toulouse) (2002).

DUVAL (C.A.H.) - Commande robuste des machines asynchrones. - École centrale de Lyon (2002).

NEACSU (C.) - Contribution à l'étude des défaillances statoriques des machines asynchrones : mise au point et réalisation d'un test non destructif de fin de fabrication. - Université Paul Sabatier (Toulouse) (2002).

CHAUVEAU (E.) - Contribution au calcul électromagnétique et thermique des machines électriques application à l'étude de l'influence des harmoniques sur l'échauffement des moteurs asynchrones. - Nantes (2001).

CORTON (R.) - Bruit magnétique des machines asynchrones : procédures de réduction passive et active. - Université d'Artois (2000).

HAUT DE PAGE

2 Normalisation

Association Française de Normalisation AFNOR ( http://www.afnor.fr). Commission Électrotechnique Internationale CEI ( http://www.iec.ch). Union technique de l’Électricité UTE ( http://www.ute-fr.com).

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