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1
Machine asynchrone
��Principe Principe -- DDééfinitionsfinitions
N SB
Stator : Inducteur
Rotor : Cage d ’écureuil
sΩ
Ω
Pulsation du statorSynchronisme
Pulsation du Rotor
sΩ ralentissement du rotor
sΩ=Ω
g Glissement
s
s
s
s
N
NNg
−=Ω
Ω−Ω=
2
Machine asynchrone
��Constitution Constitution -- PrincipePrincipe
ִִStator Stator : c: c ’’est est ll ’’inducteur
=> champ tournant ΩΩΩΩΩΩΩΩss
ִִRotor :Rotor : c ’est l ’induit
=> vitesse de rotation ΩΩΩΩΩΩΩΩ< < ΩΩΩΩΩΩΩΩss
3
Machine asynchrone
��Constitution Machine complConstitution Machine complèètete
4
P3
Machine asynchrone
��ConstitutionConstitutionStatorStator
ִil est constitué de 3 enroulements parcourus par des courants alternatifs triphasés
ִLe champ statorique est crée par le passage du courant dans les enroulements(règle du tire bouchon)
P2P1
5
Machine asynchrone
��ConstitutionConstitutionRotor Cage d ’écureuil
ִPour les petites puissances (usuellement < 10 kW), il est composé de barres conductrices, très souvent en aluminium.
ִLes extrémités sont reliées par deux couronnes conductrices.
ִCe moteur est dépourvu de collecteur et de balais
Rotor à cage d ’écureuil
6
Machine asynchrone
��ConstitutionConstitutionRotor bobinRotor bobinéé
ִLes tôles de ce rotor sont munies d ’encoches ou sont placés les conducteurs
ִReliées à l'extérieur via un collecteur simplifié à trois bagues, et court-circuité en fonctionnement normal.
ִOn peut accéder à ces bobinages par l ’intermédiaire de trois bagues et de trois balais
Rotor bobiné
Bagues
7
Machine asynchrone
�Symbole
8
Machine asynchrone
�Plaque signalétique Machine asynchrone
9
Machine asynchrone
�Connexion machine asynchrone
Etoile Triangle
10
Machine asynchrone
Fonction moteur Fonction alternateur
�Réversibilité
11
Couple
Vitesse
Machine asynchrone
��CaractCaractééristique de fonctionnementristique de fonctionnement
12
��Vitesse de rotationVitesse de rotation
p
gfgnn s
)1()1(
−=−=
Pairede pôles
Vitessede rotation
Vitesse duchamp tournant
fréquenceglissement
Machine asynchrone
Moteur
13
��Vitesse de rotation : Action sur les pôlesVitesse de rotation : Action sur les pôles
P est un nombre entier.Les différentes vitesses seront des multiples.Dans la pratique on limite la variationà deux vitesses (PV et GV)
p
gfn
)1( −=
On parle de variation par couplage de pôles
Rem Principe utilisé sur les aerogénérateurs asynchrones (voir exemples éoliennes)
Machine asynchrone
Moteur
14
��Vitesse de rotation : Action sur les pôlesVitesse de rotation : Action sur les pôles
Machine asynchrone
Moteur
T/Tn I/In
1000 3000 1000 3000
caractéristiques du couple et du couranten fonction de la vitesse
15
��Vitesse de rotation : Action sur les pôlesVitesse de rotation : Action sur les pôles
Machine asynchrone
Moteur
On a 4 pôles PV (1500 tr/min)
On a le couplage triangle série
On a 2 pôles GV (3000tr/min)
On a le couplage étoile parallèle
L1
L2L3 L2
L1 L3
16
��Vitesse de rotation : Action sur le glissementVitesse de rotation : Action sur le glissement
Machine asynchrone
Moteur
Cr
r
17
Machine asynchrone
Génératrice
ִִGGéénnéératrice ratrice Ω > Ω > Ω > Ω > Ω > Ω > Ω > Ω > ΩΩΩΩΩΩΩΩss ( g g < 0) < 0) ("hypersynchronisme" )Consommant de la puissance réactive, elle doit être
couplée au réseau ou à une batterie de condensateurs dans le cas d'une utilisation isolée.
Son emploi est réservé aux générateurs de puissance moyenne dont l'arbre d'entraînement tourne à des vitesses fortement variables : mini centrale hydraulique, éolienne, turbine ou moteur à gaz de récupération...
ִLes dispositifs permettant de contrôler la vitesse des moteurs asynchrones restent valables pour les génératrices.
(nombre de paires de pôles, résistance rotorique (machines à rotor bobiné)
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Machine asynchrone
��Avantage et inconvAvantage et inconvéénientsnients
machine à cage :ִ- Durée de vie très élevée ; maintenance quasi
inexistante (paliers...)
ִ- Faible coût
Mais
ִ- Vitesse de rotation dépendant de la charge appliquée sur l'axe
ִ- Contrôle électronique de vitesse et de couple complexe...
19
Machine asynchrone
��Domaine dDomaine d ’’applications Eolienne vitesse fixeapplications Eolienne vitesse fixe
Windmaster750kW•Diamètre rotor :43,4m•Vitesse nominale du vent = 15m/s•Vitesse de vent de coupure = 20 m/s•Vitesse de vent de démarrage = 4m/s•Fréquence de rotation : 32,45tr/min
•Génératrice asynchrone à cage•Puissance nominale : 750kW•Fréquence de rotation : 1509 tr/min•Tension nominale : 660V•Fréquence : 50Hz
Génératrice asynchrone à rotor à cage
Rapport de multiplication 46,5
20
Machine asynchrone
��Domaine dDomaine d ’’applications Eolienne applications Eolienne àà 2 vitesses2 vitesses
Bonus 2,3MW•Diamètre rotor :82,4m•Vitesse nominale du vent = 15m/s•Vitesse de vent de coupure = 25 m/s•Vitesse de vent de démarrage = 3m/s•Fréquence de rotation : 17-11tr/min
•Génératrice asynchrone 2 vitesses(4 ou 6 pôles)•Puissance nominale : 2300-400kW•Fréquence de rotation : 1515-1000 tr/min•Tension nominale : 690V•Fréquence : 50Hz
Génératrice asynchrone à rotor à cage à deux vitesses
Rapport de multiplication 91
21
Machine asynchrone
Vestas V47-660kW•Diamètre rotor : 47m•Vitesse nominale du vent = 15m/s•Vitesse de vent de coupure = 25 m/s•Vitesse de vent de démarrage = 4m/s•Fréquence de rotation : 17-11tr/min
•Génératrice asynchrone à rotor bobiné•Puissance nominale : 660kW•Fréquence de rotation : 1515 tr/min•Tension nominale : 690V•Fréquence : 50Hz
Génératrice asynchrone à rotor bobiné équipé d ’un rhéostat de glissement
Rapport de multiplication 53,16
��Domaine dDomaine d ’’applications Eolienne vitesse fixeapplications Eolienne vitesse fixe