Le moteur de Tesla utilise un stator en forme d'anneau qui oblige à avoir un entrefer très important à cause du bobinage. Mais ce moteur utilise déjà un rotor bobiné. En jaune le champ magnétique. Le champ doit sortir de l'anneau (champs opposés) et passe par le rotor.

A cette époque, on ne savait pas encore très bien s'il fallait utiliser le courant diphasé ou le courant triphasé. Le courant biphasé était vu comme le successeur logique au courant monophasé. Le courant triphasé a comme avantage qu'il permet un transport de puissance plus élevé avec moins de fils conducteurs. De plus, la puissance instantanée est toujours constante.

Moteur asynchrone classique Moteur asynchrone à rotor bobiné Moteur asynchrone boucherot type α Interrupteur pour moteur Disque de calcul pour moteur à induction

Moteur asynchrone

Le moteur asynchrone à cage d'écureuil est le moteur le plus utilisé. On l'appelle également moteur à induction. Il fonctionne normalement sur du triphasé car il a besoin d'un champ tournant, mais il est possible de réaliser ce champ tournant avec des subterfuges. Les moteurs suivant sont également basés sur le moteur asynchrone.

Moteur monophasé

Le moteur asynchrone a besoin d'un champ magnétique tournant pour se mettre à tourner. Mais comment peut-on créer un tel champ tournant quand on ne dispose que du monophasé?

Cage d'écureuil

C'est la cage d'écureuil dans le rotor qui détermine en grande partie les caractéristiques du moteur. On peut ainsi avoir un moteur avec un couple de démarrage élevé ou un couple élevé à la vitesse nominale.

Moteur dahlander

Le moteur dahlander est une version spéciale du moteur asynchrone qui peut tourner à deux vitesses. Il ne s'agit pas de deux moteurs en un seul, mais d'un moteur dont on modifie le branchement. Le moteur dahlander utilise le fait que le rotor n'a pas de pôles intrinsèques pour modifier le nombre de pôles du stator, on appelle le moteur Dahlander également moteur à commutation de pôles. Un grand avantage du moteur, c'est que tous les bobinages sont utilisés à la petite et à la grande vitesse.

Moteur à cage bobinée

On peut réduire l'appel de courant très important d'un moteur à cage d'écureuil en utilisant un montage triangle/delta, mais ce montage réduit également le couple disponible et n'est utilisable que pour les moteurs qui démarrent à faible charge. Pour réduire cet inconvénient, on a construit des moteurs à cage bobinée dont on modifie la résistance.

Le moteur Scherbius permet de récupérer l'énergie qui serait autrement perdue dans les résistances du rotor. Il était utilisé pour les grandes puissances et permettait un réglage de la vitesse de rotation.

On utilise actuellement un variateur de vitesse avec un moteur asynchrone classique, ce qui permet à la fois d'avoir un couple de démarrage progressif, une vitesse variable, un rendement élevé et une bonne fiabilité: le moteur à cage bobinée, c'est donc surtout de l'histoire.

Le branchement d'un moteur asynchrone triphasé sur le réseau monophasé est montré ici (montage steinmetz).

Le moteur à répulsion-induction est un moteur qui a les caractéristiques d'un moteur universel au démarrage et d'un moteur asynchrone à la vitesse nominale.

Le moteur asynchrone boucherot type α

Le moteur à cage bobinée permet de faire varier la résistance du rotor, mais nécessite des des anneaux sur le rotor et des balais sur le stator.

Un système moins connu c'est le moteur asynchrone de Boucherot qui dispose de deux stators, l'un fixe et l'autre qui peut tourner d'un pas polaire.

Lors du démarrage, les deux stators sont placés de telle manière qu'ils forment des champs inversés. Les courants induits dans le rotor sont de sens opposés et doivent passer par la bague centrale qui est résistive. Le démarrage s'effectue ainsi avec une puissance réduite.

Quand le moteur tourne à vitesse normale, le rotor mobile est déplacé et les deux stators forment un champ uni. Le courant dans le rotor ne doit plus passer par la bague résistive. Le moteur a maintenant un rendement élevé et un faible glissement. Le principe de fonctionnement correspond ainsi à un moteur à cage bobinée dont on fait varier la résistance rotorique, mais sans rotor à bagues.

Ce type de moteur est appellé moteur Boucherot "α". Il existe également un moteur Boucherot "Y", qui est maintenant appellé moteur à double cage (une cage résistive interne et une cage peu résistive externe).

Ce moteur a eu peu de succès à cause de sa complexité mécanique.

Le glissement du moteur à induction

Pour se rendre compte de ce glissement, il faut alimenter le moteur en continu (le champ tournant est alors fixe). On utilisera environ 24V continu pour un moteur 240V, une phase au positif et les deux autres phases a négatif. La tension plus basse est nécessaire, car il ne faut pas établir un champ magnétique variable: le courant n'est limité que par la résistance ohmique des bobinages et pas par la self-induction du bobinage statorique.

Quand on branche le courant continu, il devient très difficile de faire tourner le moteur, mais en comparaison d'un moteur synchrone, le moteur ne se bloque pas dans une certaine position. La force de freinage croit linéairement avec la vitesse de rotation du moteur (et avec la tension appliquée). L'énergie qui est absorbée par le moteur pendant le freinage est dissipée sous forme de chaleur dans le rotor.

On utilise cette possibilité pour freiner un moteur asynchrone de façon progressive et proportionelle au courant dans le bobinage. Contrairement à un frein mécanique, il n'y a pas d'usure mécanique (plaquettes de frein). Un tel type de freinage a également été utilisé dans certains poids lourds.

Quand on alimente le moteur en alternatif (à champ tournant), la force de freinage devient une force motrice.

Interrupteur pour moteur asynchrone

On règle une fois pour toutes le courant maximal du moteur (ici entre 10 et 16A). Si le démarrage est trop laborieux et que le courant maximal est dépassé pendant plusieurs secondes, le fusible thermique entre en action. Il y a également un déclenchement magnétique en cas de cours-circuit (déclenchement immédiat à partir d'un courant de 192A).

Disque de calcul pour moteur asynchrone

On voit que les moteurs tournant à 3000 tours (en fait un peu moins puisqu'il s'agit de moteurs asynchrones) ont un meilleur rendement que les moteurs tournant plus lentement (avec le double ou le triple de pôles).

Mais même avec le rendement moins bon, il est souvent plus interessant d'utiliser un moteur de 750 tours que d'utiliser un réducteur qui produit des pertes mécaniques plus importantes. Le réducteur permet par contre un couple au démarrage plus puissant, donc une solution donnée n'est pas la meilleure dans tous les cas.