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Moteur Asynchrone

Moteur Asynchrone. Les moteurs électriques. De moins d'un kW, à plusieurs dizaines de MW, les M oteurs AS ynchrones (MAS) équipent la majorité des machines-outils, monte-charges, tapis-roulants, compresseurs..

rhona-mccall
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Moteur Asynchrone

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Presentation Transcript

  1. Moteur Asynchrone

  2. Les moteurs électriques De moins d'un kW, à plusieurs dizaines de MW, les Moteurs ASynchrones (MAS) équipent la majorité des machines-outils, monte-charges, tapis-roulants, compresseurs.. Le moteur asynchrone est utilisé quand on dispose d'une source d'alimentation alternative (réseau SONELGAZ triphasé ou monophasé).

  3. Caractéristiques Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé dans l’industrie, sa simplicité de construction en fait un matériel très fiable et qui demande peu d’entretien. Il est constitué d’une partie fixe, le stator qui comporte le bobinage, et d’une partie rotative, le rotor qui est bobiné en cage d’écureuil. Les circuits magnétiques du rotor et du stator sont constitués d’un empilage de fines tôles métalliques pour éviter la circulation de courants de Foucault.

  4. Généralités sur les moteur Asynchrone

  5. Symbole M 3 M 3 M.A. à cage d’écureuil M.A. à rotor bobiné

  6. constitution Moteur asynchrone triphasé    1 : rotor :circuit magnétique tournant    2 : stator : circuit magnétique fixe + 3 enroulements    3 : plaque à bornes pour l’alimentation et le couplage.

  7. constitution STATOR Il produit un champ magnétique tournant à la fréquence de rotation: ns en tr/s, ns=f / p f en Hz, p nombre de paires de pôles. Les enroulements du stator sont prévus pour être couplés, soit en étoile, soit en triangle. Le couplage des enroulements dépendra de la tension nominale par phase prévue pour le moteur et du réseau dont on dispose. Exemple: pour une tension nominale de 220 V supportable par un enroulement, il faut sur un réseau 220V/380 V faire un couplage étoile, et sur un réseau132V /230V faire un couplage triangle.

  8. constitution ROTOR Deux types de rotors : • rotor en cage d’écureuiloù des bornesmétalliquesparallèlessontreliées par deuxcouronnes de faible résistance. • rotor bobinéoù les conducteurssontlogésdans des encoches formant des enroulementstriphasésayant le mêmenombre de paires de pôlesque le stator.

  9. constitution ROTOR Rotor en cage d'écureuil Il porte un système de barres conductrices très souvent En aluminium, logées dans un empilement de tôles. Les Extrémités de ces barres sont réunies par des couronnes Également conductrices. On dit que le rotor est en court-circuit. L'ensemble n'est parcouru que par les Courants de Foucault induits par la rotation du champ statorique.

  10. Principe de fonctionnement

  11. Le triphasé Le réseau triphasé, est constitué de trois phases, d'un neutre et d'une terre, le tout cadencé à une fréquence de 50Hz. Phase 1 : L1 : v1 = Vmax sin wt Vmax = amplitude w=2pf Phase 2 : L2 : v2 = Vmax sin (wt - 2p/3)  Phase 3 : L3 : v3 = Vmax sin (wt - 4p/3) On note V pour une tension simple On note U pour une tension composée

  12. Le neutre Dans tout système de distribution triphasé (quatre fils),il existe un neutre électrique. Sa représentation géométrique est le centre de gravité du triangle équilatéral représentatif des trois phases. La tension entre une des phases et le neutre est appelée tension simple(220V) alors que la tension entre 2 phases est appelée tension composée(380V). Phase 1 : v1 = Vmax sin wt Phase 2 : v2 = Vmax sin(wt - 2p/3)  Phase 3 : v3 = Vmax sin(wt - 4p/3) La phase Les phases sont les conducteurs chargés de véhiculer l'énergie vers le récepteur. Dans un récepteur triphasé équilibré, le courant circulant dans le neutre est nul, il n'existe que dans les phases. La tension de chaque phase est décalée de 120° degrés les unes par rapport aux autres. Réseau sonelgas 220/380 220V pour les tensions simples (monophasé) 380V pour les tensions composées (triphasé)

  13. Le principe des moteurs à courant alternatifs réside dans l’utilisation d’un champ magnétique tournant produit par des tensions alternatives. La circulation d’un courant dans une bobine crée un champ magnétique B. ce champ est dans l’axe de la bobine, sa direction et son intensité sont fonction du courant I. c’est une grandeur vectorielle. Si le courant est alternatif, le champ magnétique varie en sens et en direction à la même fréquence que le courant.

  14. Champ tournant Un ensemble de trois bobines identiques, disposées aux trois sommets d'un triangle équilatéral, et parcourues par des courants triphasés, produisent au centre géométrique un champ tournant à une vitesse égale à la pulsation des courants.

  15. Positif Négatif

  16. Positif Négatif

  17. Positif Négatif

  18. Positif Négatif Etc.…

  19. Principe du moteur asynchrone triphasé 3 bobines forment une paire de pôles Une masse métallique (le rotor) est placée au centre des 3 bobines. Le rotor subit l’influence du champ tournant. Loi de Lenz : Le sens du courant induit est tel que, par ses effets, il s’oppose à la cause qui lui donne naissance Le champ tournant induit dans le métal du rotor un courant électrique de très forte intensité. Le courant électrique induit un champ magnétique opposé au champ tournant. Le rotor devenu magnétique va suivre le champ tournant Le rotor va tourner sensiblement à la même vitesse que le champ tournant

  20. Liaison électrique des barres Coulée d’aluminium Rotor à cage d’écureuil Axes de rotation Barres de cuivre ou d’aluminium Circuit magnétique, empilage de feuilles d’acier doux Mais…. Comment le rotor peut tourner ???

  21. Principe du moteur asynchrone triphasé 3 bobines forment une paire de pôles. Une masse métallique (le rotor) est placée au centre des 3 bobines. Le rotor subit l’influence du champ tournant. Loi de Lenz : Le sens du courant induit est tel que, par ses effets, il s’oppose à la cause qui lui donne naissance. Le champ tournant induit dans le métal du rotor un courant électrique de très forte intensité. Le courant électrique induit un champ magnétique opposé au champ tournant. Le rotor devenu magnétique va suivre le champ tournant. Le rotor va tourner sensiblement à la même vitesse que le champ tournant.

  22. Si le moteur tourne en synchronisme avec le champ tournant, la vitesse relative entre le rotor et le champ tournant est NULLE. L’induction ne peut donc pas exister ! Le rotor tourne TOUJOURS moins vite que le champ tournant. De cette façon il est toujours balayé par le champ tournant et se transforme en une pièce magnétique. Ce qui donne le nom de moteur asynchrone Cette différence de vitesse s’appelle le glissement Équations Vitesse de synchronisme (le champ tournant) Glissement en % N, Ns = vitesse en tr.mn-1 P = Nombre de paire de pôles F = fréquence d’alimentation en Hz Le glissement est de l’ordre de 5%

  23. P = Nombre de paire de pôles Une paire de pôles 2 paires de pôles 4 paires de pôles Si la fréquence d’alimentation est de 50Hz Ns = 3000 tr.mn-1 Ns = 1500 tr.mn-1 Ns = 750 tr.mn-1

  24. Exercices : Un moteur de 2 pôles est alimenté en courant alternatif 50Hz Sa vitesse de synchronisme sera de : 2 pôles = 1 paire de pôles donc Ns = 3000tr.mn-1 Ce même moteur alimenté en 60Hz Ns = 3600tr.mn-1 Un moteur de 4 paires de pôles est alimenté en courant alternatif 50Hz puis en 60Hz Sa vitesse de synchronisme sera de : Avec un glissement de 5% sa vitesse réelle sera de : Ns = 750tr.mn-1 et Ns = 900tr.mn-1 N = 712tr.mn-1 et N = 855tr.mn-1 Un moteur de 1 paire de pôles est alimenté en courant alternatif 50Hz Sa vitesse réelle est de 2910 tr.mn-1 : Quel est son glissement ? Glissement = 3%

  25. Plaque signalétique

  26. Puissance utile délivrée sur l’arbre moteur Couplage à effectuer en fonction du réseau Puissance réactive (absorbée) Pa=U.I V3 Cosf Vitesse nominale (réelle) du rotor Intensité (dans chaque phase) correspondante Rendement h

  27. exploitation : Puissance :(1,5Kw) puissance utile délivrée sur l’arbre du moteur. facteur de puissance :(0,78) permet le calcul de la puissance réactive consommée par le moteur (. Tensions : (230v/400v) la première indique la valeur nominale de la tension aux bornes d’un enroulement. Elle justifie le couplage (étoile ou triangle) à effectuer en fonction du réseau d’alimentation. Intensités :(6,65A/3,84A) Elles représentes l’intensité en ligne (dans chaque phase) pour chacun des couplages . rendement(rdt%76) : permet de connaître la puissance électrique consommée (on dit absorbée) vitesse :(1440 Tr/mn) Indique la vitesse nominale du rotor. On dit aussi vitesse réelle. On connait alors La vitesse de synchronisme ns du moteur (ici 1500 T/mn)

  28. Plaque signalétique

  29. MOTEUR ASYNCHRONE en anglais : INDUCTION MOTOR Type : RYCN 450 L/2 référence constructeur. N° 06A584 001 : N° de série 2007 : année de fabrication M 5000 kg : poids 480KW puissance mécanique utile sur l’arbre du moteur (½MW). cos φ 0,92 : facteur de puissance : permet le calcul de la puissance réactive consommée par le moteur. 2979 tr/min : Vitesse en tr.mn-1. Indique la vitesse nominale du rotor. On connait alors la vitesse de synchronisme ns du moteur ici 3000 tr.mn-1. IC CACAInternational Cooling : méthode et type de fluide pour le refroidissement. IM 1001 : Classification des formes de construction et des dispositions de montage. IP55 : Indice de protection, indique la résistance du moteur à la poussière et à l’eau. IEC 60034-1 : Norme : caractéristiques assignées et caractéristiques de fonctionnement.

  30. Temp. 40°C : température ambiante maximum sur le site d'exploitation. S1: Régime de fonctionnement, S1 fonctionnement 24h/24 50HZ : Fréquence du réseau d’alimentation. Pour le Stator : 11 000V Tension nominale d'alimentation 28.3A : Intensité nominale. Y couplage en étoile. (Δ pour un couplage en triangle) 3~ : Moteur triphasé. CI F : Classe d'isolation (échauffement maximal admissible 105°) ∆T 80K : Echauffement maximal admissible 80° S'ajoute des informations sur le graissage.

  31. BRANCHEMENT

  32. Branchement étoile ou triangle Il y a deux possibilités de branchement du moteur au réseau électrique triphasé. Le montage en étoile et le montage en triangle. Avec un branchement en étoile, la tension au bornes de chacune des bobines est d’environ 220V. Dans le montage en triangle, chacune des bobines est alimentée avec la tension nominale du réseau (380V). On utilise le montage étoile si un moteur de 220V doit être relié sur un réseau 380V ou pour démarrer un moteur à puissance réduite dans le cas d’une charge avec une forte inertie mécanique.

  33. Branchement étoile ou triangle Il y a deux possibilités de branchement du moteur au réseau électrique triphasé. Le montage en étoile (D) et le montage en triangle (Y). Avec un branchement en étoile, la tension aux bornes de chacune des bobines est d'environ 230V. Dans le montage en triangle, chacune des bobines est alimentée avec la tension nominale du réseau (400V). On utilise le montage étoile si un moteur de 230V doit être relié sur un réseau 400V ou pour démarrer un moteur à puissance réduite dans le cas d'une charge avec une forte inertie mécanique.

  34. Réseau Français 230V/400V Ce moteur doit être branché obligatoirement en étoile en France car la tension bobine est de 230V 400V

  35. Réseau Anglais 110V/220V Ce moteur doit être branché en triangle en Angleterre car la tension bobine est de 220V S’il est branché en étoile il sera sous alimenté 220V

  36. Lecture de la plaque signalétique d ’un moteur asynchrone triphasé KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88%

  37. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% Marque du constructeur Référence du constructeur

  38. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% Classe de température : échauffement possible  Masse du moteur asynchrone • Indice de protection : • contre les corps solides • contre les corps liquides • contre les chocs mécaniques   ces points seront développés dans le cours de Technologie

  39. Puissance mécanique que le moteur délivre au point de fonctionnement nominal. Cette valeur nominale sert de point de départ pour les ingénieurs qui doivent concevoir ce moteur KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Dans les conditions nominales, l ’axe du moteur asynchrone tournera à la fréquence de rotation de 725 tr/min ( fréquence de rotation dite nominale ). Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88%

  40. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% Attention, va falloir être précis !!!

  41. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% 1 1 2 2 3 3 N N Dans les conditions nominales, le moteur doit être alimenté par un réseau triphasé - de fréquence 50 Hz de tensionefficace composée U = 400 V de tensionefficace composée U = 230 V OU BIEN U = 230 V U = 400 V

  42. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% Je peux faire ce que je veux ? Cela m ’étonnerait fort !!! Peut-être qu’il faut faire attention au couplage ( étoile ? triangle ? ) …

  43. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% 1 1 U = 400 V U = 230 V 2 2 3 3 N N Pour un réseau 230V, je dois coupler le moteur en ... Pour un réseau 400V, je dois coupler le moteur en ... TRIANGLE ETOILE I = 17.6 A I = 30.5 A La valeur efficace d ’un courant de lignevaut alors ... La valeur efficace d ’un courant de lignevaut alors ... 17.6 A pour le fonctionnement nominal 30.5 A pour le fonctionnement nominal

  44. KW15 LEROY SOMER LS 200L 725 tr/min Kg 175 Cl. F  T = 80 K IP 555 50 Hz V 230 / 400 A 30.5 / 17.6 cos  0.8 Rend. 88% Réseau 230V: couplage TRIANGLE Réseau 400V: couplage ETOILE Moi aussi ! J ’ai raison !

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