Moteur asynchrone : fonctionnement et test (diagnostic électrique)

Le moteur asynchrone est largement utilisé en industrie et sur les machines mobiles pour entraîner différents équipements.
Comprendre son fonctionnement est indispensable pour réaliser un diagnostic fiable en cas de panne ou de dysfonctionnement.
Cette fiche présente les principes de fonctionnement du moteur asynchrone ainsi que les éléments à contrôler pour identifier rapidement une anomalie électrique.

Aller plus loin en électricité industrielle

Rôle du moteur asynchrone électrique

Le moteur électrique asynchrone* transforme l’énergie électrique en énergie mécanique. Il ressort quelques pertes transformées en chaleur.

Le rendement des moteurs asynchrones triphasés peut atteindre 98%.

*Asynchrone : Contrairement à un moteur synchrone, le rotor ne tourne pas à la même vitesse que le champ magnétique. Il subit un glissement lorsqu’il est en charge.

Puissance d’un moteur asynchrone

Cette formule permet de calibrer les fusibles de type aM (accompagnement Moteur), relais thermique ou GV2 (Disjoncteur magnéto thermique).

Le dimensionnement d’un moteur asynchrone dépend notamment de la puissance à transmettre et des conditions de fonctionnement.
Pour aller plus loin, vous pouvez consulter les formules de dimensionnement d’un moteur électrique pour pompe hydraulique.

Principe du champ tournant du moteur asynchrone

Fig. B les 3 bobinages du stator sont espacés de 120° et sont alimentés par un réseau triphasé équilibré. (1 paire de pôle)

Chaque enroulement est associé à une phase.

En France, la fréquence du courant est de 50 Hz (50 périodes/seconde). Le champ magnétique tourne à 50 rotations par seconde.

1 min = 60 secondes

Soit : 50 * 60 = 3000 tr/min.

Le moteur asynchrone subit un glissement lorsqu’il est en charge. La vitesse nominale (réelle) sera au alentour de 2850 tr/min.

Dans la réalité ce type de stator n’existe pas. Pour obtenir un bon rendement et un fonctionnement normal il doit comporter 6 bobines (Fig. C). (moteur bipolaire = 2 paires de pôles)

La vitesse de ce type de moteur est de 1500 tr/min. {(50*60) /2}

En augmentant le nombre de pôles, la vitesse du moteur diminue et le couple augmente.

La vitesse d’un moteur tétrapolaire (4 paires de pôles) est de 750 tr/min. {(50*60) /4}

A noter : Pour inverser le champ magnétique tournat et le sens de rotation d'un moteur asynchrone, il suffit d'inverser deux phases.

Fonctionnement du moteur asynchrone

Le rotor est constitué de barres d’aluminium noyées dans un circuit magnétique constitué de tôles d’acier empilées. Les barres d’aluminium sont reliées à leur extrémité par 2 anneaux conducteurs pour former la cage d’écureuil.

Lorsque le stator est alimenté, le champ magnétique tournant produit dans les masses métalliques du rotor des courants de Foucault. Ces courants induits produisent des forces électromagnétiques dont l’effet tend à s’opposer à la variation de la cause qui lui donne naissance (Loi de Lenz). Le rotor est entraîné dans le sens du champ tournant à une vitesse légèrement inférieure dû au glissement lorsque le moteur est en charge.

Branchement et couplage d’un moteur asynchrone triphasé

La plaque signalétique indique la puissance du moteur, la vitesse de rotation, le cos φ en fonction de la tension et de la fréquence du courant.

Sur la photo ci-dessus, pour un réseau 400 V en 50 Hz, la puissance de moteur est de 5.5 KW pour une vitesse de rotation de 1470 tr/min avec un cos φ de 0.83.

Cos φ ou facteur de puissance : Il représente la valeur de déphasage angulaire entre la tension et l’intensité. En simplifiant, c’est le rendement électrique du moteur.

En fonction de la plaque signalétique, le moteur peut être couplé soit en étoile soit triangle à l’aide des barrettes de couplage.

Plaque signalétique

127/220 V

230 / 380 V

380 V/ 660 V

Réseau

127/220 V

Appelé 220 TRI

En étoile

En triangle

Impossible : sous-tension

Réseau

230 / 380 V

Appelé 380 TRI

Impossible : surtension

En étoile

En triangle

A noter : Les moteurs 230 / 380 TRI est le plus répandu.

Couplage étoile

Couplage triangle

Contrôle et test d’un moteur asynchrone

Contrôle des bobinages d’un moteur asynchrone

Contrôler l'isolement entre les bobinages

Contrôler l'isolement entre les bobinages et la masse

A l’aide d’un mégohmmètre, mesurer l’isolement entre chaque bobinage et la masse du moteur. Cet appareil délivre une tension de 500 V obligatoire pour un contrôle efficace. La valeur attendue doit être importante (1.9 MΩ).

Diagnostic électrique d’un moteur asynchrone

Sur une installation industrielle ou mobile, un moteur asynchrone peut présenter différents dysfonctionnements :

démarrage impossible,
perte de puissance,
échauffement anormal
déclenchement des protections.

Le diagnostic repose sur le contrôle de l’alimentation électrique, de l’état des enroulements et des conditions de fonctionnement du moteur. Une analyse méthodique permet d’identifier rapidement l’origine de la panne et d’éviter des remplacements inutiles. La compréhension du fonctionnement du moteur asynchrone est essentielle pour interpréter correctement les mesures et intervenir efficacement sur le terrain.