Relation physique entre courant induit & glissement _ moteur asynchrone

[Medusa_]

Bonjour à toute et à tous,

Parcourant depuis maintenant quelques années dèjà les forums en quête de connaissance, je poste mon premier message, n'ayant pas trouvé de réponse à cette problématique:

Dans le cas d'un moteur asynchrone, j'ai bien compris que le courant statorique créé un champ magnétique dit "tournant". Ce champ magnétique tournant va induire dans le rotor (matériaux ferromagnétiques comme l’aluminium, le cuivre..) un courant, le courant induit. Ce courant induit dans le rotor va alors, à son tour, créer un champ magnétique qui va "réagir" avec le champ tournant statorique, et provoquer la mise en rotation du système (je ne pense pas me tromper à ce niveau).

J'ai aussi bien assimilé que l'augmentation de la charge moteur entraîne l'augmentation du glissement (ralentissement du rotor). Ce ralentissement rotorique (=augmentation du glissement) va alors augmenter l'intensité du courant induit. Cela va entraîner l'augmentation de la puissance du champ magnétique rotorique, et donc permettre d'augmenter la puissance fournie (lié à l'augmentation du couple). En effet, l'augmentation de la puissance fournie (à régime de rotation fixe) ne dépend que du couple ( P=C.w). Ainsi, le couple augmente proportionnellement avec le glissement, et donc proportionnellement aussi au courant qui parcourt le rotor. Plus le courant est important, plus le couple, la force, augmente. D'après mes recherches, mon raisonnement tient la route jusqu'à maintenant, à vous de me le confirmer.

Ma question est la suivante : Pourquoi l'augmentation du glissement (= augmentation de la charge) entraîne l'augmentation du courant induit ? Qu'est ce qui provoque cette augmentation de l'intensité du courant dans le rotor avec le décalage croissant entre champ tournant statorique et champ magnétique rotorique ? Quel phénomène physique ou chimique ou autre en est la cause, et permet donc d'accroître le couple (=force) du moteur.. ?

Par avance
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[pmassonnat]

Bon en faite y a pas mal de conneries dans ce que tu imagines pour le moment.

Le rotor est composé d'un matériau ferromagnétique dans lequel se trouve un circuit électrique (soit des bobines soit ce qu'on appelle une cage d'écureuil en aluminium cuivre etc... qui est en faite comme plein de bobines collé avec une seul spire (tour de fil)). Le matériau ferromagnétique ne doit surtout pas conduire l'éléctricité!!! (sinon on perd plein d'énergie).

quand le couple de la charge augmente, le glissement augmente, donc la vitesse de rotation du moteur diminue! elle n'est pas constante à couple variable. D'ailleurs, le moteur asynchrone tourne a vide a la vitesse de rotation du champs tournant produit par le stator et plus on augmente le couple resistant et moins il tourne vite (jusqu'au moment ou il décroche...).

Comment le courant induit dans le rotor augmente avec le glissement?
Si tu met une bobine dans un champs magnétique, il ne se passe rien. Si tu commence à la bouger par rapport à ce champ magnétique, il va y avoir une tension dedans (force électromotrice), comme il y aura une tension dedans, il va y avoir un courant qui va circuler dans le fil (à cause de la tension). Si tu bouge ta bobine plus vite dans le champs magnétique, la tension sera plus grande donc le courant aussi.
Ba en faite, dans le moteur, plus le glissement augmente et plus la vitesse de rotation du rotor est lente par rapport a la vitesse de rotation du chmps magnétique tourant produit par le stator. Donc a ce moment la, si on imagine que l'on soit debou sur la bobine du rotor, on voi le champs magnétique du stator bougé de plus en plus vite (en faite, si le glissement est nulle, on verrai pas bougé le champs magnétique du stator par ce que l'on tourne a la meme vitesse...). Comme le champs magnétique du stator bouge plus vite pour la bobine du rotor quand le glissement est plus important, alors la tension produite va etre plus grande et il y aura plus de courant dans cette bobine.

ouf!! voila, le moteur asynchrone c'est chiant a comprendre et a expliqué mais c'est solide et pas chere.

[Medusa_]

Salut pmassonnat!

"Le matériau ferromagnétique ne doit surtout pas conduire l'éléctricité!!!".

Ok le courant induit circule dans les fils électriques du rotor bobiné ou dans les matériaux conducteurs de la cage, ce qui créé le champ electro magnétique qui va réagir avec le tournant. Les Mx Ferromagnétiques ne sont la que pour canaliser la champ, c'est bien ça?

"quand le couple de la charge augmente, le glissement augmente, donc la vitesse de rotation du moteur diminue! elle n'est pas constante à couple variable"

Imaginons qu'une voiture (elec..) roule à 2000 tr/min sur une route plane. Si maintenant elle arrive sur une pente, pour rester à 2000 tr/min, on est d'accord que c'est le couple qui va augmenter... la rotation est donc constante quand le couple augmente... je comprend pas ta remarque.

Ton explication pour l'augmentation du courant induit avec l'augmentation du glissement est très claire pour moi, merci

[pmassonnat]

Pour que la vitesse de rotation du moteur reste constante quand le couple change, on est obligé de changer l'amplitude et la vitesse de rotation du champs tourant dans le stator.

Si on ne le change l'alimantation du moteur assynchrone :

* La voiture demare : si il arrive a demarer cache, la vitesse de rotation du moteur augmente progrressivement (d'abord vite puis de plus en plus lentement (hypothese premiere ordre)

* La vitesse de la voiture se stabilise : quand le couple necessaire à la faire avencer à la vitesse en question (le couple qu'il faut pour compenser les frotement aero et pneumatique) est egale au couple fournie par le moteur pour cette meme vitesse (donc le glissement que l'on a a cette vitesse).

* La voiture arrive a une pente : tout a coup il faut moins de couple pour la faire avancé à cette vitesse ou a une vitesse plus importante (car la pente aide). donc la vitesse de la voiture va augmenter jusqu'a ateindre a nouveau l'équilibre. Mais si cette vitesse est supérieur à la vitesse de rotation du champs tournant statorique donc que la stabilisation doit se faire pour un glissement négatif (le rotor va plus vites que le champs du stator), alors le moteur asynchrone va se comporter comme un frein donc le couple resistant augementer au fure et a mesure que le glissement négatif augmentera (en valeur absolut) et il produira de l'électricité au lieu de la consomé (d'ou les velos electrique et la recuperation de l'energie au freinage dans les trains).

Voila, en faite, la vitesse ne peut être maintenue constante quand le couple change que en changeant la vitesse de rotation du champs statorique, c'est pour cette raison que les moteur asynchrone sont très difficiles a commander (commande vectoriel).

[A voir en vidéo sur Futura]

[pmassonnat]

pardon, oui, le circuit ferromagnetique sert a canalisé le champs magnetique en quelque sorte. En faite il le multiplie, en général entre 1000 et 7000 pour du fer doux ou de l'acier.

[Medusa_]

Pour combattre le couple résistant (ds une montée par exemple), le moteur va tourner moins vite et ainsi accroitre son couple. La voiture va donc ralentir (sur moteur elec ou thermique d'ailleurs..) pour pouvoir combattre ce couple résistant.

Quand tu parles de faire varier la vitesse de rotation statorique pour maintenir une vitesse de rot constante dans le cas d'une montée, c'est l'équivalent de la conso en carburant pour un moteur thermique... Finalement il faut bien différencier le couple résistant qui va entraîner le ralentissement du régime, l'augmentation du courant et donc du glissement, entraînant alors l'augmentation du couple moteur
(pour obtenir couple résistant = couple moteur). Dans le cas d'un régime de rot fixe, le couple moteur > couple résistant seulement grâce au couple statorique (="conso" du moteur).... vu que le glissement est le même, le couple "au rotor" est le même, c'est donc comme tu le dis le couple "au stator" qui intervient... Is that good?

[pmassonnat]

oui et non.

pour que la vitesse soit constante : couple resistant = couple moteur, si couple resistant > couple moteur la voiture ralentie et inversement... oui.

par contre il n'y a pas de couple stator et de couple rotor, il n'y a qu'un seul couple celui du moteur. Ce couple se trouve entre le stator et le rotor, si tu veux c'est le couple que le stator donne au rotor comme quand tu pousse un cadi... (je ne mensionne pas ici la loi de newtone qui dit que toute force F de A/B entraine une force -F de B/A pour ne pas t'embrouiller).

ce que tu met dans le stator et qui permet de créer un champs magnétique tournant, c'est de l'electricité, on va donc plutot parler d'énergie. La puissance electrique c'est U x I. or, on ne peut que décider de U et le moteur consomera I en fonction de ses besoins. U est alternatif, il varie comme une fonction sinus U(temps) = amplitude x sin (2 Pi x frequance x temps). QUand tu as besoin d'augmenter le couple que va produire ton moteur affin de pouvoir garder la même vitesse, tu peux jouer sur deux paramètres : tu augmente la vitesse de rotation du champs statorique donc de la frequance de U ou tu augmente l'amplitude de U. En réalité il existe des intertactions qui font que tu est obligé de jouer sur les deux pour que ca marche bien... dans tout les cas, le courant consomé x la tension donné a un instant t sera plus important qu'avant puisque tu consomera plus d'énergie...

On prefere calculé la moyenne qui de l'ordre "racine de 3" x U x I x cos (fi) pour un moteur triphasé avec fi le déphasage entre la tension donné et le courant consommé (le courant consomé aussi est sinusoidale), le dephasage c'est en quelque sorte le retard de l'un par rapport a l'autre.

[Medusa_]

Tu ne veux pas m'embrouiller mais tu la mentionnes quand même. Heureusement que Newton est mon ami.Passons.

Le rapport V/F maintenu constant pour le couple max, je vois très bien. J'utilise des termes "vulgaires" pour différencier les différents phénomènes physiques (couple stator couple rotor, j'avoue que c'est pas beau du tout..). On a certe un seul couple moteur. Par contre je vois pas trop pourquoi tu me parles des calculs de puissance en tri et du déphasage dans le cas de ce post..

En résumant un peu tout ça, on va observer une variation du couple d'un moteur asynchrone dans deux cas :
- soit par augmentation du glissement lié à la diminution de la vitesse de rot du rotor, due au couple résistant. Dans ce cas, la puissance développée est la même, avant la montée et pendant, par exemple (oui j'aime cet exemple)
- soit par augmentation du champ statorique (lié à la variation de u et f). Dans ce cas, la puissance développée par le moteur est plus importante (P=c.w avec w constant mais C >)

Si j'en crois mon cher esprit de déduction, tu viens de m'enlever une grosse épine du pied..... (parmi les centaines d'autres )

[pmassonnat]

content d'avoir pu aider