demarrage des moteurs asynchrones - GEEA.ORG

DEMARRAGE DES MOTEURS ASYNCHRONE
1> Problème du démarrage:
1.1>. Le compromis:
|La pointe de courant génère une chute de |[pic] |
|tension dans la ligne qui est limitée par la| |
|norme. | |
|Cette chute de tension peut détériorer les | |
|appareils raccordés sur la même ligne. | |
|Le problème du démarrage concerne donc | |
|essentiellement la limitation de la chute de| |
|tension à des valeurs admissibles par la | |
|norme. | |
[pic]
L'étude des équations du moteur asynchrone montre qu'une diminution de I
est entraîne forcément une diminution de Cu.
I : Courant de ligne moteur
Cu. : Couple utile en sortie de l'arbre moteur
Le compromis est donc: limiter le courant pendant le démarrage tout en conservant un couple
moteur suffisant pour assurer le démarrage. Pour ce faire, on peut agir sur deux facteurs influants (si le moteur
est alimenté par le réseau à fréquence industrielle):
. la tension d'alimentation.
. la résistance rotorique. 2>. Action sur la tension d'alimentation:
2.1> Principe
La réduction du courant dans un enroulement est dans le même rapport
que celle de la tension d'alimentation du même enroulement.
La réduction de couple proportionnelle au carré de la tension
d'alimentation.
Exemple :
Une réduction dans le rapport [pic] de la tension d'un enroulement
entraîne :
- une réduction dans le rapport [pic] du courant de
l'enroulent
- une réduction dans le rapport 3 du couple moteur
Dans ces conditions, ce type de démarrage est essentiellement réservé
aux moteurs démarrant à très faible charge, voire à vide. 2.2>. Démarrage étoile-triangle: 2.2.1> Principe
Ce démarrage consiste à coupler le stator en étoile pendant le
démarrage, puis à rétablir le couplage en triangle.
Conséquence: Ce procédé n'est possible que si le moteur a été
conçu pour fonctionner en triangle sous la tension composée du réseau.
|RESEAU |MOTEUR |
|230/400V | |
|400/690V | |
|130/230V | |
|1er temps: |2eme temps: |
| | |
| | |
| |[pic] |
|[pic] | |
| | |
|Mise sous tension et couplage | |
|étoile des enroulements. Le |Suppression du couplage etoile et mise en |
|moteur démarre sous une tension |couplage triangle. Le moteur est alimenté sous U.|
|de U/3. | |
| | | 2.2.2> Utilisation |Avantages |Inconvénients |
|Structure de schéma simple |Couple de démarrage faible. |
| |Coupure d'alimentation au passage étoile |
|Courant de démarrage faible. |en triangle afin d'éviter un court-circuit|
| |entre phases |
|Mise en oeuvre facile |Le passage d'étoile en triangle doit se |
| |faire à une vitesse proche du synchronisme|
| |sinon l'appel de courant est important. | Ce démarrage convient aux machines de moyenne puissance (P Schémas
|[pic] | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| |Réduction de courant de ligne dans le |
| |rapport 3. |
| | |
| |Réduction du couple dans le rapport 3. |
| | |
| |Les bilames de F1 mesures le courant J |
| |et pas le courant de ligne I. |
| | |
| |On règle donc le thermique à In/[pic] |
[pic] 2.3. Démarrage par gradateur de tension (démarreur électronique):
|[pic] |Voir le principe ci-contre. L'angle d'amorçage du |
| |gradateur permet de régler la valeur efficace de la |
| |tension d'alimentation. |
Il existe des démarreurs à rampe de tension et à limitation de courant.
On a pour objectif de réduire le courant en ligne par k, soit:
[pic]
Ce dernier étant proportionnel à la tension d'alimentation, on
appliquera:
[pic]
Le couple sera réduit dans le carré de ce rapport:
[pic]
2.1.3. Comparaison des modes de démarrage par action sur le stator:
[pic]
(coûts approximatifs 1997 de l'appareillage au détail, moteur non
compris)
On conclura en disant que ce type de démarrage ne convient que pour les
machines présentant un faible couple résistant à basse vitesse
(ventilateur, pompes).
2.2.Action sur la résistance rotorique:
Ce type de démarrage est en voie de disparition, le meilleur choix
économique étant le variateur électronique. Il n'est cité ici que pour
mémoire.
Le rotor doit être accessible. Les moteurs asynchrones standard étant à
cage d'écureuil, nous devons prendre un autre type de moteur, à rotor
bobiné à bagues, plus coûteux et plus fragile (contacts glissants ) .
Par contre, l'effet sur le couple est intéressant. Nous avons vu
précédemment que le couple utile maximum ne dépendait pas de R2, seule
la vitesse pour lequel il est obtenu varie.
Dans ces conditions, on peut obtenir le couple maximum pour le
démarrage (g=1) en fixant :
R2+r=X2
La modification de la caractéristique est donnée ci-dessous, pour
r+R2=X2. Toutes les valeurs intermédiaires sont possibles:
[pic]

3. Moteurs asynchrones à cage spéciale:
[pic]
La cage d'écureuil est constituée dans le premier cas d'une double
cage, la cage extérieure étant plus résistive, dans l'autre cas
d'encoches profondes.
Au démarrage, la fréquence des courants rotoriques est plus élevée et
la densité de courant se localise à l'extérieur du rotor. Pour la double
cage, R2 est augmenté par conception; pour les encoches profondes, tout
se passe comme si le courant "ne profitait pas" de la surface à sa
disposition et augmentait ainsi la résistance rotorique.
On obtient des caractéristiques à couple de démarrage plus élevé. Les
variations de couple entre Cd et Cmax sont plus faible
(typiquement,Cd=2.Cn et Cmax=2,5.Cn).
Les moteurs à encoches profondes sont fabriqués en standard.
Remarque:
Cette étude ne tient pas compte des possibilités offertes par les
variateurs électroniques de fréquence