Moteurs asynchrones triphasés WEG

Transformant l’énergie électrique en énergie mécanique en utilisant des phénomènes électromagnétiques, les moteurs asynchrones triphasés, ou moteurs à induction triphasés, représentent 80 % du parc moteur électrique.

Ils permettent un échange d’énergie bidirectionnelle entre une installation électrique parcourue par un courant électrique alternatif et un dispositif mécanique.

Le moteur asynchrone peut être relié à un réseau électrique alternatif monophasé ou polyphasé. Le succès des moteurs triphasés est du à leurs performances jusqu’à 50 % supérieures à leurs homologues monophasés.

Le moteur asynchrone triphasé est largement utilisé dans l’industrie, sa simplicité de construction en fait un matériel très fiable et qui demande peu d’entretien.

moteur triphase weg

Ce moteur asynchrone réversible est susceptible de se comporter, selon la source d’énergie, soit en « moteur » soit en « générateur ». En fonctionnement moteur, l’énergie électrique apportée par la source est transformée en énergie mécanique : c’est la situation la plus courante. En fonctionnement générateur, l’énergie mécanique est transformée en énergie électrique redirigée vers la source.

Concurrencé par la machine synchrone pour les moteurs de forte puissance, l’avènement de l’électronique de puissance a contribué à placer ce moteur à induction sous une forte demande

Les avantages du moteur asynchrone triphasé​

  • Robuste, économique, il ne nécessite que peu de maintenance.
  • La vitesse de rotation est presque constante sur une plage étendue de puissance

Stator et rotor dans un moteur asynchrone triphasé

Le stator, formé d’une carcasse ferromagnétique est la partie fixe du moteur.

Il contient trois enroulements électriques. Le passage d’un courant dans les enroulements crée un champ magnétique. Chacun des 3 enroulements est alimenté par une phase. Pour le moteur asynchrone, le stator induit ou crée le champ magnétique : c’est l’inducteur.

Le moteur asynchrone prend parfois, de ce fait, le nom de moteur à induction triphasé.

Au centre du moteur, entre les 3 bobines se trouve le rotor, l’élément en rotation qui transmet la puissance mécanique.

Il est soumis au champ magnétique créé par le stator. Pour le moteur à induction asynchrone, le rotor subit les courants induits : c’est l’induit.

detail moteur triphase asynchrone weg
rotor cage écureuil moteur triphasé asynchrone

Le rotor est constitué de barres d’aluminium, reliées à leur extrémité par deux anneaux conducteurs. L’ensemble forme un ensemble appelé cage d’écureuil. En fonctionnement, la cage est balayée par le champ magnétique induit par les bobines

Fonctionnement du moteur asynchrone triphasé

  • Les trois bobines décalées de 120° insérées dans le stator sont alimentées par une tension alternative triphasée. Elles produisent un champ magnétique variable qui tourne autour du stator en fonction de la fréquence de la tension de l’alimentation. Il est appelé champ tournant, ou statorique.
  • Le champ statorique vient induire le courant dans le rotor : le moteur triphasé est pour cela appelé également moteur à induction

Des courants circulent ainsi dans les anneaux formés par la cage, les forces de Laplace qui en résultent exercent un couple sur le rotor.

L’interaction des bobines entraine la rotation du rotor à une fréquence inférieure à celle du champ tournant : d’après la loi de Lenz, les courants induits s’opposent par leurs effets à la cause qui leur a donné naissance. Le rotor tourne alors dans le même sens que le champ mais avec une vitesse légèrement inférieure à la vitesse de synchronisme de ce dernier.

Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de rotation du rotor de ces machines n’est pas exactement déterminée par la fréquence des courants qui traversent leur stator, à l’inverse des moteurs synchrones.

Caractéristiques du moteur asynchrone

Les 3 caractéristiques de ce moteur asynchrone triphasé :

  • le moment du couple nominal (Mn) en Newton mètre. Mm est le couple maximal, Mr le couple résistant.
  • la fréquence de rotation (N) en tour par minute (Tr/min)
  • L’intensité absorbée (I) en Ampère (A)

L’ensemble de ces caractéristiques déterminent le point de fonctionnement du moteur.

  • Lorsque le moteur est en état de fonctionnement, le couple moteur maximal Mm est égal au couple résistant Mr.
  • Au démarrage, il faut que Mm soit supérieur à Mr pour que le moteur accélère.
  • Branchement du moteur asynchrone : étoile ou triangle
 

Il y a deux possibilités de branchement du moteur à induction au réseau électrique triphasé : en étoile ou en triangle. Avec un branchement en étoile, la tension aux bornes de chacune des bobines est d’environ 230V. Dans le montage en triangle, chacune des bobines est alimentée avec la tension nominale du réseau (400V). On utilise le montage étoile si un moteur de 230V doit être relié sur un réseau 400V ou pour démarrer un moteur à puissance réduite dans le cas d’une charge avec une forte inertie mécanique.

Relier un moteur asynchrone avec le réseau edf

Relier un moteur asynchrone nécessite des équipements intermédiaires entre le réseau électrique et la machine :

liaison edf moteur asynchrone triphase

• Le sectionneur d’isolement avec fusibles permet de déconnecter le moteur du réseau pour des opérations de maintenance par exemple. Il protège également le dispositif en aval contre les risques de court-circuit grâce aux fusibles.

• Le contacteur permet d’alimenter le moteur avec une commande manuelle ou automatique avec un automate programmable.

• Le relais thermique protège le moteur contre les surcharges de courant, l’intensité maximale admissible est réglable. Son action différentielle permet de détecter une différence de courants entre les phases en cas de coupure d’une liaison par exemple.

• Le transformateur abaisse la tension secteur à une valeur de 24V pour garantir la sécurité des utilisateurs

Variation de vitesse et moteurs asynchrones

Issu d’une conception ancienne, mais restant ouvert aux innovations, le moteur à induction triphasé reste toujours d’actualité, l’électronique permettant désormais de faire varier sa fréquence de rotation. Pour parvenir à ce pilotage, la fréquence de rotation du champ magnétique et donc la fréquence du courant d’alimentation doivent pouvoir être modifiées.

Les variateurs de vitesse sont des variateurs de fréquence qui permettent cette opération. Ils peuvent être associés aux moteurs asynchrones triphasés pour un pilotage de précision.

Applications des moteurs triphasés asynchrones

Ce moteur est utilisé dans de nombreuses applications du transport : métro, trains, propulsion des navires, automobiles électriques. Il a également toute sa place dans l’industrie, dans l’entrainement des machines-outils.

Grâce à sa double fonction (moteur ou générateur), il peut être utilisé aujourd’hui en tant que générateur pour les éoliennes, grâce notamment aux avancées de l’électronique de puissance.

Pour les applications de puissance, les machines asynchrones sont uniquement alimentées en courant triphasé.

moteur propulsion

Applications des moteurs triphasés asynchrones

Les moteurs triphasés WEG

Moteurs triphasés à Usage Général

W22 TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 0.12 à 500 kW

W22 TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs moyenne tension – 90 à 440 kW

HGF TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs moyenne et basse tension – 90 à 3,150 kW

ODP carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 11 à 370 kW

ODP carcasse en fonte, triphasés
moteurs moyenne tension – 250 à 560 kW

WQuattro TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs hybrides basse tension (aimant permanent + cage d’écureuil) – 0.37 à 7.5 kW

Magnet TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension aimant permanent 11 à 160 kW

Moteur en acier TEFC et ODP carcasse en acier, monophasés et triphasés moteurs à basse tension – 0.12 à 15 kW

Moteurs triphasés en Ambiance Dangereuse

Antidéflagrant TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 0.37 à 330 kW

Frein antidéflagrant TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 2.2 à 18.5 kW

W22Xd TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs moyenne et basse tension – 75 à 1,500 kW

Anti-étincelles (Ex nA et Ex tb) TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 0.12 à 3,150 kW

Sécurité augmentée (Ex e) TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 0.18 à 100 kW

Protection poussière (Ex tc) TEFC carcasse en fonte, triphasés
moteurs basse tension – 0.12 à 300 kW

Moteurs à Usage Dédié

WMining TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs moyenne et basse tension – 0.12 à 3,150 kW

IEEE-841 TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.75 à 220 kW

Table à rouleaux TENV carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 1.1 à 290 kW

Service concassage TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 37 à 375 kW

Service compresseur ODP carcasse en fonte, monophasés, moteurs basse tension – 0.37 à 3.7 kW

Tour de refroidissement TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.75 à 75 kW

Pompe à incendie TEFC et ODP carcasse en fonte, monophasés et triphasés, moteurs basse tension – 0.75 à 370 kW

Refroidissement à eau TEWC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 18.5 à 450 kW

Pompe monobloc JM/JP TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 1.5 à 55 kW

Pompe d’injection JM/JP ODP carcasse en fonte, monophasés et triphasés, moteurs à basse tension – 0.09 à 2.2 kW

Moteurs de désenfumage TEAO carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.12 à 330 kW

Wwash TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.12 à 0.37 kW

Motoréducteur TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.12 à 11 kW

Frein de motoréducteur TEFC carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.12 à 11 kW

Moteurs de pompe à carburant TEFC carcasse en fonte, monophasés et triphasés, moteurs basse tension – 0.55 à 0.75 kW

Extracteur de fumée TEFC et TEAO carcasse en fonte, triphasés, moteurs basse tension – 0.12 à 500 kW

Scie TEFC carcasse en fonte, monophasé et triphasés, moteurs basse tension – 2.2 à 7.5 kW

W22 multivitesse (Dahlander, Double Enroulements Séparés ou Triple Vitesses) TEFC carcasse en fonte-ou en aluminium, triphasés, moteurs basse tension – 0.18 à 120 kW

Frein TEFC carcasse en fonte, triphasés – 0.12 à 37 kW

Frein TEFC carcasse en aluminium, triphasés – 0.12 à 9.2 kW

Les moteurs représentent environ 70% de la consommation électrique des utilisateurs industriels. Une grande majorité des moteurs installés sont vieux et obsolètes et provoquent une surconsommation, relativement aux équipements actuels. Le rendement des moteurs et leur efficacité énergétique est au cœur des enjeux.

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