Courants et moteurs triphasés

Courants et moteurs triphasés

Cette fiche de révision conçue par un professeur de Sciences de l'ingénieur vous propose de revoir le principe des courants et moteurs triphasés. Cela vous permettra de bien connaître les bases pour votre épreuve d'analyse et étude au...

Document rédigé par un prof Courants et moteurs triphasés

Le contenu du document

Cette fiche de révision conçue par un professeur de Sciences de l'ingénieur vous propose de revoir le principe des courants et moteurs triphasés. Cela vous permettra de bien connaître les bases pour votre épreuve d'analyse et étude au Baccalauréat scientifique.

I - Introduction

Un système de tension triphasé est un ensemble de trois tensions alternatives qui ont la même valeur efficace et qui sont décalées les unes par rapport aux autres selon un angle de 120 degrés. Aussi, dans ce type d'installation électrique triphasée, il est possible d'avoir des courants qui n'aient pas la même valeur efficace, ni le même décalage ou encore qui aient une forme sinusoïdale différente.
Le fait d'avoir un système triphasé plutôt qu'un système monophasé présente plusieurs avantages. Ainsi, la puissance est mieux transportée puisqu'il y a moins de pertes en ligne. Une économie est également faite au niveau du fil conducteur. On peut aussi créer un champ magnétique tournant ou même avoir des tensions différentes dans le système.

II - Moteur triphasé

1 - Définition

Parlons maintenant du moteur triphasé. Celui-ci est très fortement utilisé dans l'industrie pour sa fiabilité. En effet, il est très simple à construire et demande peu d'entretien. Il est constitué d'une partie fixe, le stator qui est constitué du bobinage, et d'une partie mobile, plus précisément rotative, le rotor. Les circuits magnétiques de ces deux parties sont constitués d'un empilage de fines tôles métalliques.

2 - Fonctionnement

Le moteur triphasé étant à courant alternatif, son principe réside dans l'utilisation d'un champ magnétique tournant, produit par des tensions alternatives.
En effet, le fait qu'un courant circule dans une bobine donnée va permettre la création d'un champ magnétique, qui est dans l'axe de la bobine et qui dépend du courant. Ainsi, si le courant est alternatif, la courbe représentative du champ magnétique va varier à la même fréquence que celle du courant. Dans le cas de deux bobines proches l'une de l'autre, on peut considérer que le champ magnétique résultant est la somme vectorielle des champs magnétiques de chaque bobine. De ce fait, lorsqu'on a un moteur triphasé, et donc trois bobines, on va créer trois champs magnétiques déphasés ainsi qu'un champ magnétique résultant, qui oscille à la même fréquence que le courant.
Quant au rotor, il est constitué de plusieurs barres en aluminium qui sont noyées dans un circuit magnétique. Leurs extrémités sont reliées par des anneaux conducteurs et l'ensemble constitue ce que l'on appelle une cage d'écureuil. Le champ magnétique tournant va alors traverser cette cage. Le rotor va ensuite tourner à une vitesse autre que celle du champ magnétique. Leurs fréquences de rotation sont donc différentes. C'est pour cela qu'on a un moteur asynchrone.
A titre d'exemple, supposons que l'on dispose d'un moteur ayant une fréquence de rotation nominale de d'après sa plaque signalétique. Si l'on alimente ce moteur avec un courant de , alors on peut dire que la fréquence de rotation du champ magnétique est de , soit . On peut donc en déduire que le rotor est balayé par un champ magnétique qui tourne à une fréquence de rotation relative de , correspondant à l'opération : .

3 - Types de branchements

On peut distinguer deux types de branchement du moteur au réseau électrique triphasé : le montage en triangle et celui en étoile.
Le montage en étoile (cf. figure de gauche ci-dessous) implique une tension aux bornes de chacune des bobines d'environ . Quant au montage en triangle (cf. figure de droite ci-dessous), la tension nominale du réseau s'applique, soit .
Concernant les choix de branchements, on privilégie un montage en étoile lorsque le moteur de est susceptible d'être relié à un réseau de . Le montage en étoile est favorisé si l'on souhaite démarrer un moteur à puissance réduite dans le cas d'une charge avec une forte inertie mécanique.  

4 - Plaques signalétiques

Sur les plaques signalétiques des moteurs, on retrouve de nombreuses informations. On peut par exemple y lire : le type (selon le constructeur), la puissance (délivrée sur l'arbre moteur), le facteur de puissance, le rendement, les tensions (pour déterminer le branchement), les intensités, la vitesse (du rotor), ainsi que la température, la fréquence, le nombre de phases (en l'occurrence 3 dans le cas présent), et l'indice de protection.

III - Formules et notions

Expliquons maintenant quelques notions utiles pour calculer différentes données concernant les moteurs. On suppose déjà que l'on a les données suivantes :
  • : puissance absorbée (en ) ;
  • : puissance utile (en ) ;
  • : couple utile (en ) ;
  •  : vitesse de rotation du moteur (en ) ;
  •  : rendement du moteur ;
  •  : vitesse de rotation nominale (en ) ;
  •  : nombre de paires de pôles ;
  • : fréquence du réseau d'alimentation (en ) ;
  • : vitesse de rotation du champ tournant (en ).
Maintenant, voici les différentes formules que l'on peut écrire :

IV - Compléments

1 - Variation de vitesse

Un moteur asynchrone, bien qu'il soit assez vétuste en termes de conception, est toujours d'actualité du fait de l'électronique, qui permet de faire varier sa fréquence de rotation. Afin de la modifier, il suffit simplement de faire varier la fréquence de rotation du champ magnétique, c'est-à-dire la fréquence du courant d'alimentation. En pratique, les variateurs de vitesse sont des variateurs de fréquence et permettent par exemple deux sens de rotation ou encore une gamme de vitesse de à de la vitesse nominale.

2 - Réversibilité

L'une des propriétés du moteur asynchrone est de pouvoir fonctionner dans ce que l'on appelle les quatre quadrants. Cela signifie que suivant le variateur qui est utilisé, différents modes de fonctionnement sont possibles.
On relève ainsi le mode unidirectionnel, où le passage de l'énergie n'est possible que dans le sens réseau vers le moteur. On peut également noter que le mode bidirectionnel qui, comme son nom l'indique, permet une circulation de l'énergie dans les deux sens. Ainsi, la notion de réversibilité est utilisée pour permettre une réinjection d'énergie dans le réseau ou pour obtenir par exemple un couple de freinage.
Fin de l'extrait

Vous devez être connecté pour pouvoir lire la suite

Télécharger ce document gratuitement

Donne ton avis !

Rédige ton avis

Votre commentaire est en attente de validation. Il s'affichera dès qu'un membre de Bac S le validera.
Attention, les commentaires doivent avoir un minimum de 50 caractères !
Vous devez donner une note pour valider votre avis.

Chaque semaine recevez des conseils de révisions de la part de votre
coach bac !

Recevoir

Nos infos récentes du Bac S

Communauté au top !

Révise ton BAC
Contenus en illimité

Inscription gratuite

Accès gratuit à bac-s.net pour préparer le bac !

Vous devez être membre de digiSchool bac S

Pas encore inscrit ?

Ou identifiez-vous :

Mot de passe oublié ?