NOTIONS GENERALES SUR LES MACHINES ASYNCHRONEย
La machine asynchrone, ou machine ร induction, est une machine รฉlectrique ร courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor .Elle transforme lโรฉnergie รฉlectrique en รฉnergie mรฉcanique ou lโรฉnergie mรฉcanique en รฉlectrique. Les courants qui y circulent dans le stator constituent lโunique source externe de champ magnรฉtique : le rotor nโest pas reliรฉ ร une source dโรฉnergie รฉlectrique et soumis a un couple de forces magnรฉtiques qui lui fait tourner ร la vitesse n<ns (vitesse du synchronisme) donc n nโest pas synchronisรฉe avec ns dโoรน lโappellation de machine ASYNCHRONE.
รฉlรฉments constitutifs
stator
Le stator est composรฉ de disques en tรดles dโacier de silicium feuilletรฉs et poinรงonnรฉs pour former une couronne circulaire. Sa surface intรฉrieure est munie dโencoches dans lequel sont logรฉs des enroulements. Les pertes fer dans ce circuit magnรฉtique est de lโordre de 1,4 ร 2,6W /Kg. Ces valeurs varient en fonction de la minceur de la tรดle empilรฉe ; plus lโรฉpaisseur dโune tรดle est minime et moins les pertes de fer sont soulignรฉes.
rotor
Le rotor est constituรฉ dโun tambour en tรดle isolรฉ et poinรงonnรฉ afin de former des encoches qui serviront ร loger le bobinage rotorique. Lโenroulement statorique seul est branchรฉ sur le rรฉseau ; le bobinage du rotor nโest reliรฉ ร aucune source de courant. Ce qui permet de comparer le moteur ร un transformateur dont le primaire est constituรฉ par lโenroulement du stator et le secondaire ร celle du rotor. On distingue 2 types de rotor selon la nature de lโenroulement dans lโencoche :
Rotor bobinรฉ ou rotor ร bagueย
Le rotor bobinรฉ doit prรฉsenter le mรชme nombre de paires de pรดles que le stator. En gรฉnรฉral, les enroulements sont couplรฉs, en รฉtoile sur une extrรฉmitรฉ et les autres extrรฉmitรฉs sont ramenรฉes sur les trois bagues. Les balais assurent un contact frottant, de plus, certaines bagues possรจdent des rainures en forme dโhรฉlice afin dโassurer un auto nettoyage et un meilleur contact.
Rotor ร cage dโรฉcureuil ou en court-circuit
La cage dโรฉcureuil est obtenue par injection dโaluminium (ou de cuivre) au travers des encoches ou des perforations des tรดles magnรฉtiques constituant le rotor. Lโoxydation de lโaluminium au contact des tรดles magnรฉtiques durant lโinjection, a pour effet dโisoler la cage des tรดles. La forme des encoches influe sur le couple, et le courant dโappel au dรฉmarrage. Plus les encoches sont effilรฉs vers la pรฉriphรฉrie du rotor moins le couple de dรฉmarrage et le courant dโappel sont importants, et inversement.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Le stator รฉtant reliรฉ ร un rรฉseau รฉlectrique : Les courants statoriques crรฉent un champ magnรฉtique tournant dans le stator. La frรฉquence de rotation de ce champ estimposรฉe par la frรฉquence des courants statoriques, cโest-ร -dire que sa vitesse de rotation est proportionnelle ร la frรฉquence de l’alimentation รฉlectrique. Dans le cas du moteur triphasรฉ, trois champ magnรฉtiques sont ainsi crรฉรฉs .Compte tenu de la nature du courant sur le rรฉseau triphasรฉ, les trois champs sont dรฉphasรฉs et le champ magnรฉtique rรฉsultant tourne ร la mรชme frรฉquence que le courant soit 50tr/s.
L’enroulement au rotor est donc soumis aux variations de flux (du champ magnรฉtique). Une force รฉlectromotrice induite apparaรฎt, crรฉe des courants rotoriques. Ces courants sont responsables de l’apparition d’un couple selon la loi de Laplace .Comme le rotor est cylindrique, il est soumis ร un couple moteur, tend ร le mettre en mouvement afin de s’opposer ร la variation de flux selon la Loi de Lenz .Le rotor se met donc ร tourner pour tenter de suivre le champ statorique. Le rotor ne peut pas tourner ร la mรชme vitesse que le champ magnรฉtique sinon la cage ne serait plus balayรฉe par le champ tournant et il y aurait disparition des courants induits et donc des forces de Laplace et du couple moteur. Les deux frรฉquences de rotation ne peuvent donc pas รชtre synchrones dโoรน le nom de moteur asynchrone.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I: NOTIONS GENERALES SUR LES MACHINES ASYNCHRONE
I. CONSTITUTION ET PRINCIPE DE BASE
I.1. Vue รฉclatรฉe
I.2. รฉlรฉments constitutifs
I.2.1. stator
I.2.2. rotor
I.2.2.1. Rotor bobinรฉ ou rotor ร bague
I.2.2.2. Rotor ร cage dโรฉcureuil ou en court-circuit
II. RAPPORT ENTRE MACHINE ASYNCHRONE MONOPHASE ET TRIPHASE
III. DEMARRAGE DES MACHINES ASYNCHRONES
III.1. Dรฉmarrage sous tension rรฉduite
III.1.1. Dรฉmarrage รฉtoile-triangle
III.1.2. Dรฉmarrage par autotransformateur
III.1.3. Dรฉmarrage rรฉsistif
III.2. Dรฉmarrage rotorique
IV. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
V. CIRCUIT MAGNETIQUE : GRANDEURS PHYSIQUES DโINFLUENCE
V.1. Champ magnรฉtique tournant
V.2. Force magnรฉtomotrice
V.3. Glissement
VI. CARACTERISTIQUES DES MACHINES ASYNCHRONES
VI.1. Couple en fonction du frรฉquence de rotation
VI.2. Variation des grandeurs caractรฉristiques du Moteur
VI.3. Particularitรฉs des moteurs monophasรฉs
VI.3.1. Les enroulements
VI.3.2. Branchement dโun condensateur
VI.4. Les domaines de fonctionnement
VII. FORME ET CALCUL DE BOBINAGE
VII.1. Type, Forme, et positionnement de bobinage
VII.1.1. Formes de bobinage
VII.1.2. type de bobinage
VII.1.3. Positionnement
VII.2. Principe de bobinage
VII.2.1. Conducteurs
VII.2.2. Section
VII.2.3. pas dโune section
VII.3. Exรฉcution des schรฉmas de bobinage
CHAPITRE II : LES PARAMETRES ELECTRIQUES DU MOTEUR AVANT BOBINAGE
I. Plaque signalรฉtique
II. Mesure et essai effectuรฉs
II.1. Mesure du caractรฉristiques ร vide et ร court-circuit
II.2. Mesure de rรฉsistance de lโenroulement principale et de lโinductance L
III. Schรฉmas de bobinage de lโenroulement
Chapitre III : REDIMENSIONNEMENT DE LA MACHINE ASYNCHRONE
I. Etude prรฉliminaire
II. Repรฉrage du bobinage pour 24 encoches*
III. Caractรฉristiques physiques du moteur
IV. Dรฉtermination des diffรฉrentes coefficients
IV.1. Entrefer
IV.2. Coefficient dโentrefer
IV.3. Facteur de distribution
IV.4. Facteur de forme de la courbe dโinduction
IV.5. Coefficient de flux
IV.6. Coefficient de remplissage
IV.7. Coefficient dรฉpendant du degrรฉ de saturation de la dent du Stator et du rotor
IV.8. Coefficient de remplissage de paquet de tรดle
V. Force Magnรฉtomotrice Et induction magnรฉtique
V.1. Induction magnรฉtique dans lโentrefer
V.2. La force magnรฉtomotrice qui crรฉe le flux
V.3. Induction dans la dent
V.4. Induction dans la culasse
VI. Dimensionnement des enroulements et paramรจtres รฉlectriques du moteur
VII. Calcul de la Capacitรฉ nรฉcessaire pour crรฉer le champ tournant
VIII. Raccordement sur plaque ร borne
CHAPITRE IV : BILAN GENERAL ET ESSAI DU MOTEUR REBOBINE
I. Bilan de puissance
II. Calcul des pertes
II.1. Pertes dans le Fer
II.2. Pertes Joule
II.3. Pertes supplรฉmentaires
III. Calcul des รฉchauffements
III.1. Echauffement des bobinages du Stator
III.2. รchauffement du cuivre par rapport au Fer
III.3. รchauffement des tรดles par rapport ร lโair de ventilation
III.4. รchauffement de lโair de ventilation โัฒva
III.5. Mesure de la nouvelle caractรฉristique du moteur asynchrone Mesure du caractรฉristiques ร vide et ร court-circuit
III.6. Mesure de rรฉsistance de lโenroulement principale et de lโinductance L
IV. Diagramme de cercle
IV.1. Valeurs des paramรจtres du diagramme de cercle avant bobinage
IV.2. Lecture du diagramme de cercle
IV.3. Courbes caractรฉristiques
CHAPITRE V : PROGRAMMATION : CALCUL DU DIAMETRE DE FILS EMAILLES DES MOTEURS ASYNCHRONES MONOPHASES
I. Objectif du logiciel
I.1. Flux dโinduction mutuelle
I.2. Nombre de spires
I.3. Diamรจtre du conducteur
I.4. Section du conducteur
I.5. Section du conducteur ร loger dans lโencoche
II. Prรฉsentation du logiciel
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE