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Exercices corrigés “le moteur asynchrone” Posted by admin in Exercices corrigés on 10 20th, 2009 | no responses Exercices corrigés d’Electrotechnique sur le moteur asynchrone Exercice MAS01 : moteur asynchrone Un moteur asynchrone tourne à 965 tr/min avec un glissement de 3,5 %. Déterminer le nombre de pôles du moteur sachant que la fréquence du réseau est f = 50 Hz. Correction ▲

Exercices corrigés

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Exercices corrigés “le moteur asynchrone”

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Exercices corrigés d’Electrotechnique sur le moteur asynchrone

Exercice MAS01 : moteur asynchrone

Un moteur asynchrone tourne à 965 tr/min avec un glissement de 3,5 %.

Déterminer le nombre de pôles du moteur sachant que la fréquence du réseau est f = 50 Hz.

Correction ▲

Vitesse de synchronisme : nS = n / (1 – g) = 965 / (1 – 0,035) = 1000 tr/min

Nombre de paires de pôles :  p = f / nS = 50 / (1000 / 60) = 3

6 pôles

Exercice MAS02 : moteur asynchrone triphasé

Page 2: Exercices corrigés

Les enroulements d’un moteur asynchrone triphasé sont couplés en triangle.

La résistance d’un enroulement est R = 0,5 W, le courant de ligne est I = 10 A.

Calculer les pertes Joule dans le stator.

Correction ▲

3RJ² = RI² = 0,5×10² = 50 W

Exercice MAS03 : démarrage « étoile – triangle » d’un moteur asynchrone

Dans ce procédé de démarrage, le stator est couplé en étoile pendant le démarrage, puis en triangle pour le fonctionnement normal.

1-      Montrer que le courant de ligne consommé en couplage étoile est trois fois plus petit qu’en couplage triangle.

2-      On admet que le couple utile du moteur est proportionnel au carré de la tension.

Montrer que le couple utile est divisé par trois pendant la phase de démarrage.

Correction ▲

Page 3: Exercices corrigés

Tension aux bornes d’un enroulement :

Couplage triangle : U

Couplage étoile : V

3-      Quel est l’avantage du démarrage « étoile – triangl e » ?

Correction ▼

Quel est son inconvénient ?

Correction ▲

Ce procédé ne permet pas toujours au moteur de pouvoir démarrer en charge

Exercice MAS04 : moteur asynchrone

Les tensions indiquées sur la plaque signalétique d’un moteur triphasé sont :

400 V / 690 V  50 Hz

(Cela signifie que la tension nominale aux bornes d’un enroulement est de 400 V).

Quel doit être le couplage du moteur sur un réseau triphasé 230 V / 400 V ?

Page 4: Exercices corrigés

Correction ▲

Couplage triangle (avec un couplage étoile, la tension aux bornes d’un enroulement n’est que de 230 V).

Et sur un réseau triphasé 400 V / 690 V ?

Correction ▲

Couplage étoile

(Avec un couplage triangle, la tension aux bornes d’un enroulement est trop importante : 690 V).

Exercice MAS05 : fraiseuse

La plaque signalétique du moteur asynchrone d’une fraiseuse porte les indications suivantes :

3 ~       50 Hz

D         220 V              11 A

Y         380 V              6,4 A

1455 tr/min                 cos j = 0,80

1- Le moteur est alimenté par un réseau triphasé 50 Hz, 380 V entre phases.

Page 5: Exercices corrigés

Quel doit être le couplage de ses enroulements pour qu’il fonctionne normalement ?

Correction ▲

Couplage étoile.

2- Quel est le nombre de pôles du stator ?

Correction ▲

4 pôles (vitesse de synchronisme : 1500 tr/min)

4-      Calculer le glissement nominal (en %).

Correction ▲

1500-1400/1500=3%

4- Un essai à vide sous tension nominale donne :

- puissance absorbée :                        Pa = 260 W

- intensité du courant de ligne :         I = 3,2 A

Les pertes mécaniques sont évaluées à 130 W.

Page 6: Exercices corrigés

La mesure à chaud de la résistance d’un enroulement du stator donne r = 0,65 W.

En déduire les pertes fer.

Correction ▲

Bilan de puissance :

Pertes par effet Joule au stator :        3×0,65×3,2² = 20 W

Pertes par effet Joule au rotor :          négligeables

Pertes fer :                                          260 – (130 + 20 + 0) = 110 W

5- Pour le fonctionnement nominal, calculer :

- les pertes par effet Joule au stator

Correction ▲

3×0,65×6,4² = 80 W

- les pertes par effet Joule au rotor

Correction ▲

Page 7: Exercices corrigés

Puissance absorbée : Ö3x380x6,4×0,80 = 3370 W

Puissance transmise au rotor : 3370 – (80 + 110) = 3180 W

3180x 0,03 = 95 W

- le rendement

Correction ▲

Puissance utile :          3 180 – (130 + 95) = 2955 W

Rendement :               2955 / 3370 = 87,7 %

- le couple utile Tu

Correction ▲

Les moteurs

Page 8: Exercices corrigés

Posted by imyimy in Électricité on 10 14th, 2009 | 4 responses

Les moteurs asynchrones

I)- GENERALITES

Le moteur asynchrone représente 80% des moteurs utilisés industriellement, étant donné leur simplicité de construction et leur facilité de démarrage. D’autre part à puissance égale, c’est le moteur le moins cher. Il ne nécessite pas de source de tension particulière puisqu’il fonctionne sous la tension réseau

1)- FONCTION D’USAGE

2)- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Page 9: Exercices corrigés

En alimentant 3 bobines identiques décalées de 120°, par une tension alternative triphasée, on produit 3 champs magnétiques alternatifs.

Les 3 champs magnétiques alternatifs produits se composent pour former un champ tournant à l’intérieur du rotor.

Ce champ tournant crée dans le circuit électrique du rotor des courants induits qui provoquent une force magnétomotrice

Page 10: Exercices corrigés

qui entraîne le rotor en rotation.

4)- CHOIX DU COUPLAGE

Le choix du couplage va dépendre des informations de la plaque signalétique :

a)- 220V / 380V Y

si le réseau est de 220V entre phases ou Y s’il est de 380V.Il suffit d’exécuter le couplage

b)- 220V / 380V

La tension la moins élevée correspond à la tension maximale que peut supporter un enroulement.

Dans notre cas les enroulements peuvent supporter au maximum une tension de 220V.

On devra donc adapter le couplage du moteur en fonction du réseau.

Réseau 380V : couplage Y => tension enroulement = 220V

Réseau 220V : couplage => tension enroulement = 220V

Page 11: Exercices corrigés

Exemples :

VI)- LA PLAQUE SIGNALETIQUE

La plaque signalétique spécifie les valeurs du point de fonctionnement nominal ( point pour lequel le moteur fonctionne normalement).

On trouve sur la plaque signalétique du moteur différentes informations :

Page 12: Exercices corrigés

Les moteurs à courant continu

I)- GENERALITES

Les moteurs à courant continu à excitation séparée sont encore utilisés assez largement pour l’entraînement à vitesse variable des machines. Très facile à miniaturiser, ils s’imposent dans les très faibles puissances. Ils se prêtent également fort bien à la variation de vitesse avec des technologies électroniques simples pour des performances élevées et jusqu’à des puissances importantes. Leurs caractéristiques permettent également une régulation précise du couple, en moteur ou en générateur. Leur vitesse de rotation nominale est adaptable aisément par construction à toutes les applications, car elle n’est pas liée à la fréquence du réseau. Ils sont en revanche moins robustes que les moteurs asynchrones et nécessitent un entretien régulier du collecteur et des balais.

Page 13: Exercices corrigés

1)- FONCTION D’USAGE

Remarque : La machine à courant continu est réversible c.à.d. qu’elle peut fonctionner aussi bien en moteur qu’en génératrice

2)- PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

L’application par excellence de la loi de Laplace est le moteur à courant continu. Cette loi affirme que l’action d’un champ magnétique sur un conducteur traversé par un courant, produit une force, cette force engendre un couple qui fait tourner le moteur.

II)- CONSTITUTION D’UN MOTEUR A COURANT CONTINU

Page 14: Exercices corrigés

1)- L’INDUCTEUR OU LE STATOR

2)- L’INDUIT OU LE ROTOR

Page 15: Exercices corrigés

3)- COLLECTEUR ET BALAIS

Page 16: Exercices corrigés

III)- LES DIFFERENTS TYPES DE MOTEUR

1)- MOTEUR A EXCITATION SEPAREE

Les bobinages induit et inducteur sont connectés en parallèle. L’inversion du sens de rotation s’obtient en général par inversion de la tension d’induit.

Page 17: Exercices corrigés

2)- MOTEUR A EXCITATION SERIE

Ce moteur est de construction semblable à celui du moteur à excitation séparée. Le bobinage inducteur est connecté en série avec le bobinage induit, d’où son appellation. L’inversion du sens de rotation est obtenue par inversion des polarités de l’induit ou de l’inducteur.

IV)- MODELE EQUIVALENT DU MOTEUR

1)- LA FORCE CONTRE ELECTROMOTRICE

Un moteur en rotation présente une force contre électromotrice noté E aux bornes de l’induit :

Page 18: Exercices corrigés

E : f.é.m. en V N : nombre de conducteurs

de l’induit n : vitesse de rotation en

tours par seconde (tr/s) : flux inducteur en

webers (Wb) p : nombre de paires de

pôles

a : nombre de voies d’enroulement

2)- SCHEMA EQUIVALENT DU MCC

r : Résistance interne du moteur caractérisant la résistance du bobinage de l’induit.

Page 19: Exercices corrigés

L : Inductance interne du moteur caractérisant l’inductance du bobinage de l’induit.

En régime permanent le courant qui circule dans le moteur est constant donc la chute de tension aux bornes de l’inductance interne du moteur est nulle. LdI/dt = 0 donc U = E + rI

V)- CARACTERISTIQUES DU MOTEUR

1)- LA VITESSE DE ROTATION

D’après ce qui précède:

U=E+rI E=k.n. avec k=pN/a

En supposant le flux constant on peut admettre que la force contre-électromotrice est proportionnelle à la vitesse de rotation.

E=K.

: vitesse de rotation en rad/s; = n/2 K=pN2/a

=(U-rI)/K

Page 20: Exercices corrigés

Donc si l’on néglige la chute de tension due à la résistance de l’enroulement rI on peut admettre que la vitesse de rotation d’un moteur à courant continu est proportionnelle à sa tension d’alimentation d’induit.U=E+rI=K. donc:

=U/K

2)- LA PUISSANCE ELECTROMOTRICE

La puissance électromotrice notée Pem en Watts: Pem = E . I

3)- LE COUPLE ELECTROMOTEUR

Le couple électromoteur notée Tem en N.m: Tem = K . I

Tem=Pem/=E.I/=K.I/=K.I donc Tem=K.I

4)- LA PUISSANCE ABSORBEE

par l’induit P=UI par l’inducteur p=ui

Page 21: Exercices corrigés

La puissance absorbée totale par le moteur en Watts: Pa = P + p = UI + ui

Pa = UI + ui

U, I: tension et courant d’induit

u, i: tension et courant de l’inducteur

5)- PUISSANCE UTILE (MECANIQUE)

La puissance mécanique notée Pu : Pu=Tu/

Tu: couple utile disponible sur l’arbre moteur en N.m

: vitesse de rotation en rad/s

6)- RENDEMENT DU MOTEUR

Le rendement noté : =Pu/Pa

s’exprime en %

VI)- BILAN DE PUISSANCE

Page 22: Exercices corrigés

1)- PERTES JOULES INDUCTEUR OU D’EXCITATION

Elles traduisent l’énergie dissipée dans le bobinage inducteur. Pjex= Rex.i² = u.i

Rex étant la résistance du bobinage inducteur.

2)- PERTES JOULES INDUIT

Elles traduisent l’énergie dissipée dans le bobinage induit. Pji= r.I²

r étant la résistance du bobinage induit

3)- LES PERTES CONSTANTES

C’est la somme des pertes mécanique (frottement) et des pertes magnétiques

Page 23: Exercices corrigés

(Foucault et hystérésis). Ces pertes sont supposées constantes quelque soit le point de fonctionnement du moteur.

VII)- REVERSSIBILITE DE LA MACHINE A COURANT CONTINU

1)- PRINCIPE

Si on place un conducteur du rotor (induit) dans le champ magnétique produit par le stator (inducteur), et que l’on déplace ce conducteur, il est le siège d’un courant induit On a donc créé un générateur de courant. La machine à courant continu fonctionne alors en générateur, c’est le principe de la dynamo.

2)- FONCTIONNEMENT DANS LES QUATRE QUADRANTS

La machine à courant continu est fondamentalement réversible. Ainsi en fonction du signe de la puissance absorbée elle peut fonctionner en moteur ou en générateur (frein) . On définit ainsi quatre quadrants de fonctionnement pour la machine.

Page 24: Exercices corrigés

Par exemple lors d’un déplacement horizontal (cas d’un train), la machine fonctionne :

à l’aller, en moteur dans le quadrant 1 puis au retour, toujours en moteur dans le

quadrant 3

et entre ces deux cas, le ralentissement forcé jusqu’à l’arrêt s’effectue dans le deuxième quadrant pour l’aller et dans le quatrième quadrant pour le retour

VIII)- LA PLAQUE SIGNALETIQUE DU MOTEUR

Page 25: Exercices corrigés

La plaque signalétique spécifie les valeurs du point de fonctionnement nominal ( point pour lequel le moteur fonctionne normalement). On trouve sur la plaque signalétique du moteur différentes informations :

Puissance nominale Vitesse nominale Tension et courant d’induit

Tension et courant d’excitation

IX)- INVERSION DU SENS DE ROTATION

Deux possibilités existent pour inverser le sens de rotation d’un moteur à courant continu :

Soit inverser le sens du courant d’excitation.( inversion tension d’excitation)

Soit de changer le sens du courant de l’induit.(inversion tension d’induit)

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