Variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones 

Cours variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones , tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Les moteurs asynchrones triphasés

Principe de fonctionnement
Si l’on entraîne un aimant permanent (N S) en rotation autour de l’axe X Y (figure1), on constate qu’un disque de cuivre, monté libre en rotation sur le même axe, est entraîné en rotation par l’aimant mais tourne un peu moins vite que ce dernier.

Explication :
Le champ magnétique tournant, produit par l’aimant en rotation, induit dans le disque conducteur en cuivre des courants de Foucault. Ceux-ci d’après la loi de Lenz doivent s’opposer à la cause qui leur a donné naissance. Comme les courants induits ne peuvent empêcher la rotation de l’aimant, ils entraînent le disque en rotation, ce qui diminue le déplacement relatif du champ , mais, en aucun cas, le disque ne peut atteindre la vitesse du champ sinon il y aurait suppression du phénomène qui est à l’origine des courants induits.

Création d’un champ tournant en triphasé (figure 2)

Si on alimente 3 bobines identiques placées à 120° par une tension alternative triphasée :

• Une aiguille aimantée, placée au centre, est entraînée en rotation ; il y a donc bien création d’un champ tournant.
• Un disque métallique en aluminium ou en cuivre est entraîné dans le même sens que l’aiguille aimantée.
• En inversant deux des trois fils de l’alimentation triphasée, l’aiguille, ou le disque tourne en sens inverse.

Ce principe est appliqué au moteur asynchrone en remplaçant la partie tournante par élément cylindrique appelé rotor qui comporte un bobinage triphasé accessible par trois bagues et trois balais, ou une cage d’écureuil non accessible, à base de barres en aluminium.
Dans les deux cas, le circuit rotorique doit être mis en court-circuit

Détermination du couplage

A partir de les indications données par la plaque signalétique et le réseau d’alimentation l’utilisateur doit coupler adéquatement les enroulements du stator soit en triangle soit en étoile.

• Si la plus petite tension de la plaque signalétique du moteur correspond à la tension entre phases du réseau on adopte le couplage D.
• Si la plus grande tension de la plaque signalétique du moteur correspond à la tension entre phase du réseau on adopte le couplage Y.

Couplages des enroulements sur plaque à bornes

On utilise des barrettes pour assurer le couplage choisi des enroulements sur la plaque à bornes du moteur.

Problème de démarrage des moteurs asynchrones

Le branchement du moteur au réseau électrique peut se réaliser par :

• Démarrage direct : Si le courant de démarrage n’entraîne pas la détérioration des enroulements du moteur ou l’installation accompagnant. Utilisé pour les moteurs faibles puissances.
• Utilisation d’un procédé de démarrage s’il y a risque de détérioration des enroulements du moteur ou l’installation accompagnant.

Démarrage direct
Principe

Dans ce procédé de démarrage, le moteur asynchrone est branché directement au réseau d’alimentation le démarrage s’effectue en un seul temps. Le courant de démarrage peut atteindre 4 à 8 fois le courant nominal du moteur. Le couple de décollage est important, peut atteindre 1,5 fois le couple nominale.

Démarrage semi-automatique à un seul sens de marche

On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans un sens de marche avec un bouton poussoir S1 et l’arrêter par l’arrêter avec un bouton poussoir S0.

Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche

On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans deux sens de rotation, par un bouton poussoir S1 pour le sens 1, par un bouton poussoir S2 pour le sens 2 et un bouton poussoir S0 pour l’arrêt.

Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche avec butées de fin de course

On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans deux sens de rotation par l’action de deux boutons poussoirs, S1 pour le sens 1, S2 pour le sens 2. Chaque sens est arrêté par une butée de fin de course, respectivement S3 pour le sens 1 et S4 pour le sens 2. Un bouton poussoir S0 arrête le moteur à n’importe quel instant.

Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche avec butées de fin de course et inversion de sens de rotation

Dans ce cas de démarrage, la butée S3 ou S4, une fois actionnée, elle change le sens de marche du moteur.

Limitation du courant de démarrage

Contrairement au démarrage direct, le démarrage des moteurs moyennes et fortes puissances nécessite l’utilisation de procédés de limitation de courant de démarrage tout en maintenant les performances mécaniques de l’ensemble « moteur-machine entraînée ». Il existe deux types d’actions :

• Action sur le stator : Consiste à réduire la tension aux bornes des enroulements statoriques. On peut réaliser le démarrage par:
• Couplage étoile-triangle,
• Elimination des résistances statoriques,
• Utilisation d’un auto-transformateur.

Ce type d’action est utilisé pour les moteurs moyennes puissances.

• Action sur le rotor : Consiste à augmenter la résistance rotorique au démarrage. On peut réaliser le démarrage par:
• Elimination des résistances rotoriques,
• Utilisation des moteurs à cages multiples …

Chapitre 1 : Introduction aux installations industrielles 
I. Constitution des installations
I.1. Circuit de commande
I.2. Circuit de puissance
II. Les appareils de commande, de signalisation et de protection
II.1. Disjoncteur
II.2. Sectionneur
II.3. Interrupteur sectionneur
II.4. Fusible
II.5. Relais thermique
II.6. Le contacteur
II.7. Capteur de fin de course
II.8. Bloc auxiliaire temporisé
II.9. Bloc de contacts auxiliaires
II.10. Contacteur auxiliaire
II.11. Lampes de signalisations
III. Les moteurs asynchrones triphasés
III.1. Principe de fonctionnement
III.2. Détermination du couplage
III.3. Couplages des enroulements sur plaque à bornes
Chapitre 2 : Procédés de démarrage des moteurs 
I. Problème de démarrage des moteurs asynchrones
II. Démarrage direct
II.1. Principe
II.2. Démarrage semi-automatique à un seul sens de marche
II.3. Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche
II.4. Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche avec butées de fin de course
II.5. Démarrage direct semi-automatique à deux sens de marche avec butées de fin de course et inversion de sens de rotation
III. Limitation du courant de démarrage
IV. Démarrage étoile-triangle
IV.1. Principe
IV.2. Démarrage étoile-triangle semi-automatique à un sens de marche
IV.3. Démarrage étoile-triangle semi-automatique à deux sens de marche
V. Démarrage par élimination de résistances statoriques
V.1 Démarrage par élimination de résistances statoriques à un seul sens de marche
V.2. Démarrage par élimination de résistances statoriques à deux sens de marche
VI. Démarrage par élimination de résistances rotoriques
VI.1. Principe
VI.2. Démarrage par élimination de résistances rotoriques à un seul sens de marche
VI.3. Démarrage par élimination de résistances rotoriques, deux sens de marche
VII. Démarreurs électroniques
VII.1. Fonction
VII.2. Exemple (démarreur de type ATS)
Chapitre 3: Freinage des moteurs asynchrones
I. Introduction
II. Utilisation d’un moteur Frein : Action sur le rotor
II.1. Principe
II.2. Schémas des circuits de puissance et de commande
III. Freinage par contre courant: Action sur le stator
III.1. Principe
III.2. Remarques
III.3. Schémas de puissance et de commande dans le cas d’un moteur en court-circuit
III.4. Schémas de puissance et de commande dans le cas d’un moteur à bagues
IV. Freinage par injection de courant continu
IV.1. Principe
IV.2. Remarque
IV.3. Critique
IV.4. Schémas des circuits de puissance et de commande
Chapitre 4 : Variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones 
I. Principe de la variation de vitesse
II. Principe de la variation de fréquence
III. Fonctionnalités des variateurs
IV. Ensemble moteur-variateur
V. Choix d’un variateur
VI. Mise en oeuvre d’un variateur
VII. Applications
VII.1 Introduction
VII.2 Exemples d’applications simples
BIBLIOGRAPHIE