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Qu'est-ce que Moteur asynchrone (moteur à induction) ?

Moteur à courant alternatif dans lequel les enroulements triphasés du stator créent un champ tournant et le rotor tourne sous l'effet de la force entre ce champ et les courants induits dans les conducteurs du rotor. Le rotor tourne un peu moins vite que le champ (la vitesse de synchronisme), et ce retard relatif s'appelle le glissement. Simple et robuste, il est très utilisé dans les pompes, les ventilateurs, les machines-outils et le matériel ferroviaire. Faire varier la fréquence avec un onduleur permet de régler sa vitesse sur une large plage.

Nom japonais: 誘導電動機

« Moteur asynchrone (moteur à induction) » apparaît dans 5 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Circuits d'électronique de puissance.

Domaine: Circuits d'électronique de puissance

Vitesse de synchronisme et glissement

La vitesse de synchronisme vaut n_s = 120f/p [min⁻¹] (f : fréquence, p : nombre de pôles) ; le champ d'un moteur à quatre pôles tourne donc à 1500 min⁻¹ à 50 Hz et à 1800 min⁻¹ à 60 Hz. Le glissement vaut s = (n_s − n)/n_s ; un rotor qui tourne à 1440 min⁻¹ pour une vitesse de synchronisme de 1500 min⁻¹ a s = 0,04. La fréquence du courant rotorique vaut s × f, soit seulement 2 Hz dans cet exemple.

Couple et glissement

À la vitesse de synchronisme, les conducteurs du rotor ne coupent pas le champ : il n'y a ni courant ni couple. Quand la charge augmente, la vitesse baisse et le glissement augmente, le courant rotorique et le couple croissent, et le moteur se stabilise à la vitesse où le couple équilibre la charge. Au voisinage du point nominal, le couple est à peu près proportionnel au glissement, et si une charge supérieure au couple maximal pousse le glissement trop loin, le moteur décroche et s'arrête.

Entraînement par onduleur

Faire varier la fréquence avec un onduleur modifie la vitesse de synchronisme et donc la vitesse du rotor. La commande V/f maintient le flux constant en gardant à peu près constant le rapport tension/fréquence (V/f). Pour une commande plus précise, la commande vectorielle sépare le courant en une composante qui crée le flux et une composante qui crée le couple et les commande séparément, ce qui donne une commande du couple aussi rapide et précise qu'avec un moteur à courant continu.

S'entraîner : questions sur Moteur asynchrone (moteur à induction)

Quelle est la vitesse de synchronisme d'un moteur asynchrone à quatre pôles alimenté par un réseau triphasé à 50 Hz ?

  1. A750 min⁻¹
  2. B1500 min⁻¹
  3. C3000 min⁻¹
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Réponse : B. 1500 min⁻¹

La vitesse de synchronisme est la vitesse du champ tournant créé par les enroulements triphasés du stator ; elle vaut n_s = 120f/p [min⁻¹] (f : fréquence, p : nombre de pôles). À 50 Hz avec quatre pôles, elle vaut 120 × 50/4 = 1500 min⁻¹. Dans les régions à 60 Hz, le même moteur a une vitesse de synchronisme de 1800 min⁻¹. Le rotor d'un moteur asynchrone tourne un peu moins vite que la vitesse de synchronisme.

Un moteur asynchrone à quatre pôles alimenté à 60 Hz tourne avec un glissement de 0,05. Quelle est la vitesse du rotor ?

  1. A1710 min⁻¹
  2. B1800 min⁻¹
  3. C1890 min⁻¹
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Réponse : A. 1710 min⁻¹

La vitesse de synchronisme vaut 120 × 60/4 = 1800 min⁻¹. Le glissement vaut s = (n_s − n)/n_s, donc la vitesse du rotor est n = n_s × (1 − s) = 1800 × 0,95 = 1710 min⁻¹. La vitesse à laquelle les conducteurs du rotor coupent le champ tournant est proportionnelle à l'écart avec la vitesse de synchronisme, si bien que la fréquence du courant rotorique vaut s × f = 0,05 × 60 = 3 Hz. Le glissement nominal d'un moteur asynchrone courant est de quelques pour cent.

Questions fréquentes

Quelle différence entre un moteur asynchrone et un moteur synchrone ?

Un moteur synchrone porte des aimants permanents ou des enroulements d'excitation sur son rotor et tourne exactement à la vitesse du champ tournant (la vitesse de synchronisme). Un moteur asynchrone produit son couple grâce aux courants induits dans son rotor et tourne donc un peu moins vite que la vitesse de synchronisme. Les moteurs synchrones à aimants permanents ont un rendement élevé et sont très utilisés dans les véhicules électriques et l'électroménager.

Où va l'énergie quand un moteur ralentit ?

Lorsqu'on abaisse la fréquence et que le rotor tourne plus vite que la vitesse de synchronisme, le glissement devient négatif et le moteur asynchrone fonctionne en génératrice. L'énergie revient côté continu de l'onduleur, où une résistance de freinage la transforme en chaleur ou un convertisseur régénératif la renvoie au réseau.

« Moteur asynchrone (moteur à induction) » dans les explications

Questions mentionnant « Moteur asynchrone (moteur à induction) » (5)

  1. Quelle est la vitesse de synchronisme d'un moteur asynchrone à quatre pôles alimenté par un réseau triphasé à 50 Hz ?
  2. Un moteur asynchrone à quatre pôles alimenté à 60 Hz tourne avec un glissement de 0,05. Quelle est la vitesse du rotor ?
  3. Quelle explication de la raison pour laquelle un moteur asynchrone fonctionnant en moteur ne peut pas tourner exactement à la vitesse de synchronisme est correcte ?
  4. Lorsqu'on fait varier la vitesse d'un moteur asynchrone avec un onduleur, quelle est la raison principale pour laquelle on maintient à peu près constant le rapport tension/fréquence (V/f) ?
  5. Quelle combinaison de ce qui peut se produire quand on décélère rapidement, en abaissant la fréquence, un moteur asynchrone entraîné par un onduleur, et de la contre-mesure est correcte ?

Comparatifs incluant ce terme

Termes associés

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