Moteur universel

Comme la polarité de l'induit et de l'inducteur dépendent du sens du courant, si celui-ci s'inverse, les pôles de l'induit et de l'inducteur s'inversent aussi, mais les forcesrésultantes sont toujours dans le même sens.

Un moteur universel peut être alimenté par une fem alternative ou continue.

Utilisation de ce type de moteur :

Moteur de faible encombrement, couple important, rendement médiocre, création de parasites

Exemples :Moteur de perceuse, aspirateur, robot ménager etc...(appareils électroportatifs en général).

Phase 1 : U = UM sin wt UM = amplitude (w=2p)

Le triphaséLe réseau triphasé, est constitué de trois phases, d'un neutre et d'une terre, le tout cadencé à une fréquence de 50Hz.

Phase 2 : V = UM sin (wt - 2p/3) 

Phase 3 : W = UM sin (wt - 4p/3)

Le neutreDans tout système triphasé, équilibré de distribution, existe un neutre électrique situé au centre de gravitédu triangle équilatéral représentatif des trois phases.La tension entre une des phases et le neutre estappelée tension simple (230V) alors que la tension entre 2 phases est appelée tension composée (400V).

La phaseLes phases sont les conducteurs chargés de véhiculer l'énergie vers le récepteur.Dans un récepteur 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.

Phase 1 : U = UM sin wt

Phase 2 : V = UM sin (wt - 2p/3) 

Phase 3 : W = UM sin (wt - 4p/3)

Réseau EDF 230/400230V pour les tensions simples (monophasé) 400V pour les tensions composées (triphasé)

La terreLa terre est le fil conducteur assurant une liaison électrique entre le sol et certainesparties de l'installation (carcasse métallique ) de façon à fermer le circuit entre la phasequi touche une des parties de l'installation et la terre. Ceci évite que ce soit un individu,qui touchant une partie métallique de l'installation ne ferme le circuit, car le neutre estrelié au départ du transformateur EDF à la terre.

Puissance en triphaséPuissance sur des éléments purement résistifs :

Puissance sur des éléments introduisant un déphasage j :

V4

325V 50Hz 0DegV5

325V 50Hz 120Deg

V6

325V 50Hz 240DegR2

1kohm

R3

1kohm

R4

1kohm

U efficace du réseauI efficace sur 1 phase

Une phaseU et I

Champ tournant

Une bobine parcourue par un courant alternatif crée un champ magnétique alternatif. On vérifie facilement qu'en un point, l'induction alternative d'amplitude b = Bm sin wt est équivalente à deux champs tournant en sens contraires à la vitesse w, chacun d'euxayant une amplitude égale à Bm/2.

Un ensemble de trois bobines identiques, disposées aux trois sommets d'un triangleéquilatéral, de manière que leurs axes se trouvent dans le même plan et fassent entreeux un angle de 120°, et parcourues par des courants triphasés, produisent au centregéométrique de l'ensemble un champ tournant à une vitesse égale à la pulsation descourants. Si chaque bobine crée en ce centre un champ d'amplitude Bm, la somme destrois champs est représentée par un vecteur d'une amplitude constante, égale à 3 Bm/2

PositifNégatif

Positif Négatif

PositifNégatif

PositifNégatif

Etc.…

Principe du moteur asynchrone triphasé

3 bobines forment une paire de pôles

Une masse métallique (le rotor) est placéeau centre des 3 bobines.

Le rotor subit l’influence du champ tournant.

Loi de Lenz : Le sens du courant induit esttel que, par ses effets, il s’oppose à la cause quilui donne naissance

NN

N

S

SSChamp tournant

Rotor

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

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 les champs tournants 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 %

60. fNs

P

Ns Ng

Ns

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%

Exemples :

Un moteur de 2 pôles est alimenté en courant alternatif 50HzSa 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 60HzSa 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 50HzSa vitesse réelle est de 2910 tr.mn-1 :Quel est son glissement ?

Glissement = 3%

Couplages

Nn NngNS

Fo

nct

ion

ne

me

nt

no

rma

l

M (Nm)

MM3 à 5 Nn

Mng

Mn

N (tr/mn)

Md2 à 3 Nn

Nn vitesse nominaleNS vitesse de synchronismeNng vitesse nominale en génératrice

MM Couple maximum

Md couple de démarrage

Mn couple nominal

Ma couple d'accrochage

SurvitesseGénératrice asynchrone

Mng couple nominal en génératrice

Zone de démarrage ou de surcharge

Couple M en fonction de la vitesse

NSNn Nng

Fo

nct

ion

ne

me

nt

no

rma

l

I (A)

Id5 à 8 In

IngIn

N (tr/mn)

Courant I en fonction de la vitesse

Id courant de démarrage

In courant nominal

Nn vitesse nominaleNS vitesse de synchronismeNng vitesse nominale en génératrice

Zone de démarrage ou de surcharge

Ing courant nominalen génératrice

SurvitesseGénératrice asynchrone

Courant I en fonction de la vitesse

I (A)

Id5 à 8 In

IngIn

N (tr/mn)NSNn NngF

onct

ionn

emen

t nor

mal

In courant nominal

Id courant de démarrage

Ing courant nominal en génératrice1.9A

2800 tr.mn-1

9.5A à15A

3000 tr.mn-1

3200 tr.mn-1

Mn = 2.38Nm

Mm = 7 à 12 Nm

Md = 4 à 7 Nm

w = np/30 = 314rds-1

M = P/w = 750/314 = 2.38Nm

Couple résistant

Mr

n

Mr

n

Mr

n

Couple constant quelle que soit la vitesse

•Engins de levage•Bandes transporteuses•Laminoirs•Pompes à engrenages•Compresseurs à pistons

Couple résistant proportionnel au carré de la vitesse

•Ventilateurs•Pompes centrifuges•agitateurs

Mr=constant

Mr=K.n2

Couple résistant inversement proportionnel à la vitesse

•bobineuses•Machines outils (tours)•Dérouleuses de bois

Mr=K . 1/n

Condition de démarrage d’un moteur! Quel que soit le type de moteur !

M (Nm)

MM3 à 5 Nn

Mn

N (tr/mn)NSNn

Md2 à 3 Nn

Fon

ctio

nnem

ent n

orm

al

Zone de démarrage ou de surcharge

Ma couple d'accrochage

Md couple de démarrage

Mn couple nominal

Le moteur ne démarre pas !Md < Mr

Mr Point de fonctionnement

Mm > Mr Ma = Jdw/dt = Mm – Mr >0Mm = couple moteurMr = couple résistantJ = moment d’inertieMa = couple d’accélération

L’accélération est d’autant plus grande que :Mm est grand devant MrL’inertie J est faible

Mr

Définition des indices de protection (IP)

Indices de protection des enveloppes des matériels électriques

Selon norme CEI 34-5 - EN 60034-5 (IP) - EN 50102 (IK)

Définition des indices de protection (IP)

Indices de protection des enveloppes des matériels électriquesSelon norme CEI 34-5 - EN 60034-5 (IP) - EN 50102 (IK)

Définition des indices de protection (IP)

Indices de protection des enveloppes des matériels électriquesSelon norme CEI 34-5 - EN 60034-5 (IP) - EN 50102 (IK)

Commande d’un moteur asynchrone

Commande d’un moteur asynchrone

Commande d’un moteur asynchrone

Commande d’un moteur asynchrone