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Jacques SAINT-MICHEL : Directeur Scientifique Moteurs Leroy Somer
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article traite des bobinages polyphasés des machines tournantes à courant alternatif. Dans un but de simplification, on s’est limité au cas des enroulements triphasés qui sont de loin les plus répandus. Les développements théoriques, largement détaillés, pourront cependant être facilement généralisés par les lecteurs qui le souhaitent à tout autre nombre de phases. Les bobinages décrits ici sont ceux que l’on rencontre au stator des machines synchrones et asynchrones, ainsi qu’au rotor des machines asynchrones à bagues. Ils sont destinés à créer, lorsqu’on les alimente par un système de tensions ou de courants triphasés, un champ magnétique tournant. On pourrait naturellement transposer les mêmes principes à des schémas développés à plat, pour créer un champ magnétique glissant, utilisable dans des moteurs linéaires par exemple.
Les aspects qualitatifs, puis quantitatifs, et enfin pratiques sont successivement abordés. Pour une meilleure compréhension, la plupart des schémas sont représentés développés, de manière à simplifier la représentation des connexions frontales. Quant au schéma en coupe, il se présente de manière générale comme sur la figure 1.
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5. Bobinages non réguliers
Nous avons considéré jusqu’ici des bobinages réguliers, c’est-à-dire dont le motif se répète à l’identique pour tous les pôles et toutes les phases. Ce sont les plus fréquemment utilisés. Cependant, pour des raisons de coût ou des impositions de fabrication (machines à très grande polarité par exemple), il peut être avantageux de recourir à des bobinages non réguliers : c’est le cas des bobinages à trous et des bobinages à nombre fractionnaire d’encoches par pôle et phase.
5.1 Bobinages à trous
Dans le but de raccourcir la longueur moyenne des spires, et donc d’économiser du cuivre, on peut réaliser des bobinages en un seul plan et à pas raccourci moyennant des trous dans les phases.
Ce terme de trou signifie, en fait, que les conducteurs d’une phase pour un pôle n’occupent pas des encoches toutes consécutives. Les phases sont alors partiellement imbriquées.
Le schéma de la figure 22 en détaille un exemple dans le cas d’une machine à 36 encoches et 4 pôles.
La phase 1, dessinée en noir, peut en effet être bobinée comme suit :
-
encoche 2 à 9 (pas = 7)
-
encoche 4 à 11 (pas = 7)
-
encoche 12 à 19 (pas = 7)
-
encoche 20 à 27 (pas = 7)
-
etc.
réalisant ainsi un pas de 7/ 9 en un plan de bobinage.
On constate que les séquences d’encoches se reproduisent à l’identique tous les 2 pôles, ici par exemple le motif 19 à 36 est identique au motif 1 à 18. Cela limite à 2 le nombre maximal de circuits en parallèle.
Ces bobinages sont toutefois à éviter car ils conduisent à des taux d’harmoniques très importants, du fait de la dissymétrie des séquences de conducteurs pour deux pôles consécutifs.
5.2 Bobinages à nombre fractionnaire d’encoches par pôle et phase
Pour les machines à grand nombre de pôles, les nombres entiers considérés jusqu’alors pour les bobinages réguliers conduisent généralement à des nombres d’encoches très élevés...
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