Le principe de fonctionnement d’un moteur asynchrone se base sur un champ magnétique tournant. Ce dernier est produit par des tensions alternatives. Lorsqu’un courant circule dans une bobine, cela crée un champ magnétique. L’axe de la bobine porte ce champ, il a une direction et une intensité qui dépendent du courant. Dans le cas d’un courant alternatif, le champ aura la même fréquence du courant.il va varier en sens et en direction avec le champ. Lorsque on place deux bobines à proximité l’une de l’autre, on aura un champ résultant qui est la somme vectorielle des deux champs. Pour un moteur triphasé, On dépose les bobines dans le stator avec un angle de 120° les unes des autres, alors nous allons avoir trois champs . En prenant en compte la nature du courant triphasé, on va avoir déphasage de trois champs . Donc le champ magnétique résultant va tourner avec la même fréquence que le courant la valeur est égale à 50tr/s. 
Parmi les moteurs les plus utilisé dans l’industrie est le moteur asynchrone. Il est peu coûteux, mais on le fabrique en grande série. Ses caractéristiques : robustes et un entretien très limité. Pendant son fonctionnement, il ne génère pas d’étincelles par rapport à un moteur à courant continu. Ce type de moteur est utilisé dans la plupart des machines classiques dans le domaine industriel (tapis roulants, fraiseuses, ….)
Force de Laplace
Pour comprendre le fonctionnement de ce moteur, on a un conducteur électrique a un longueur L, qui va être soumis à un champ magnétique et il le traverse un courant, il est subit à une force électromagnétique F qu’on l’appelle la force de Laplace (pour savoir le sens il faut utiliser la règle de la main droite) qui tend à le mettre en mouvement.F= B.I.L.sinα
- F en newtons
- I en ampères
- l en mètre
- B en tesla
- α l’angle entre le fil et la direction du champ.
Les Constitutions et le principe de fonctionnement du moteur
Ce moteur a 2 parties distinctes : le stator et le rotor. On appelle l’espace entre le stator et le rotor est l’entrefer. Le stator est la partie fixe du moteur : Il constitue de 3 bobines. Ils sont parcourus par un courant alternatif qui possède un nombre de paires de pôles. Le champ magnétique tournant à la vitesse de synchronisme est créé par les courants alternatifs dans le stator:ns=f/p
- ns : vitesse de synchrone de rotation en tr/s.
- f : fréquence en Hz
- ω = 2.π.f en rad/s
Le Rotor à cage d’écureuil
Il est livré avec un jeu de tiges conductrices, généralement en aluminium, placées dans un empilement de tôles. Les extrémités de la tige sont reliées par deux anneaux conducteurs. La résistance du rotor à cage d’écureuil est très faible : on dit qu’il s’agit d’un court-circuit.
Le rotor bobiné
Le rotor présente une rainure dans laquelle se loge les conducteurs.Ils forment le bobinage triphasé. Les bobinages peuvent se contacter généralement être par 3 bagues et 3 balais, de sorte que les caractéristiques de la machine peuvent se modifier.
Le couplage sur le réseau
On trouve sur la plaque signalétique une indication de la tension (exemple : 127V / 230V). Cela veut dire que quel que soit le réseau, l’enroulement doit supporter la tension correspondant à la valeur la plus basse indiquée dans l’exemple est 127V qui correspond à une vitesse nominale. Alors en fonction du réseau, il faut faire un couplage approprié.Le branchement
Un moteur triphasé possède 3 enroulements. On les relie à six bornes (U1, V1, W1 et U2, V2, W2) .Le positionnement de 3 barrettes nous permet l’alimentation du moteur sous 2 tensions différentes.
Calcul du glissement
- ns: vitesse de synchronisme au niveau du champ tournant (tr/s)
- n : vitesse de rotation du moteur au niveau rotor (tr/s)
- ng : vitesse relié au glissement (tr/s) et on aussi ng=ns-n
Le bilan de puissance d’un moteur asynchrone
- La puissance active et réactive : Pa= √3*U*I*cos(alpha) , Qa= √3*U*I*sin(alpha)
- La puissance absorbées :S=√3*U*I
-
- Ptr (La puissance transmise) = P – Pfs – Pjs = TemΩs
- Tem: moment du couple électromagnétique en Nm.
- Ωs : c’est la vitesse angulaire de synchronisme en rad/s avec (2.π.n)
-
- Pour un couplage étoile : PJs = 3*r*I*I
- Pour le couplage triangle PJs = 3rJ*J
- La puissance mécanique totale PM:
-
- PM=Tem* Ω, soit : PM=Tem* Ω=(Ptr/ Ωs)* Ω=Ptr*(1-g)
- PM =Ptr*(1-g) contient la puissance utile et les pertes mécaniques
- Les Pertes joules et les pertes fer au rotor:
- Pjr=gPtr: on néglige les pertes fer du rotor.
- Les pertes collectives :
- Le Couple de perte
- La puissance utile
- Le calcul du rendement :
Le fonctionnement à vide :
Un moteur à vide, il n’entraîne aucune charge. Alors :
On utilise un essai à vide pour déterminer les pertes collectives.
Le fonctionnement du moteur asynchrone en charge
On parle d’une charge résistive lorsque l’arbre moteur entraîne une charge qui s’oppose au sens de rotation du rotor. Dans le cas d’un régime permanent, le couple moteur et le couple résistant sont égaux : Tu=Tr Remarque : Le moteur asynchrone peut démarrer en charge.
On définit Le point de fonctionnement comme l’intersection entre la courbe qui caractérise le couple résistant et de la courbe de la caractéristique mécanique du moteur . Le point de fonctionnement (T ; n) va nous permettre de calculer le glissement et la puissance utile du moteur.
Démarrage direct d’un moteur asynchrone
Lorsqu’on alimente le moteur sous une tension, cela va produire l’appel à un courant ID au niveau du réseau très important (4 à 8In). Elle peut provoquer des chutes de tension c’est ce qu’on l’appelle un n démarrage direct. On l’utilise lorsque le courant ne perturbe pas le réseau.
- La figure suivante montre le démarrage direct du moteur en 2 sens de marche :
Démarrage étoile-triangle d’un moteur asynchrone
Le principe de ce démarrage est de coupler le stator en étoile pendant la durée du démarrage, puis passer au couplage triangle. On le divise en générale en 2 étapes :- 1ère étape : on commence en étoile, chaque enroulement reçoit est sous tension 3 fois petit à sa tension nominale. Par Conséquence : on a l’intensité absorbée est se divise par trois.
- 2ème étape : pour ne durée de 2 à 3 secondes après, on passe en triangle.
- Inconvénient : on a le couplage au démarrage se divise par 3.
Démarrage rotorique d’un moteur asynchrone
Ce démarrage est en voie de disparition. Il est parmi les meilleurs choix au niveau économique étant le variateur de type électronique.
La plaque signalétique d’un moteur asynchrone
Le moteur asynchrone monophasé
Lorsqu’on alimente deux bobines et on les branche en série sans oublier d’en respecter le sens des enroulements en assurant un courant alternatif monophasé avec une fréquence 50 Hz, alors on va créer entre les bobines un champ qui est de type alternatif avec la même fréquence. On trouve dans ce champ une aiguille placée qui vibre mais il ne tourne pas. Supposons qu’on la lance dans un sens bien déterminée ou bien dans l’autre, alors elle va tourner avec une fréquence de synchronisme. Avec deux phases, il est possible que le moteur tourne avec un tel un sens ou bien l’autre. A cause de cela il va trouver du mal pour démarrer tout seul. Alors Il faut ajouter un dispositif qui va lui permettre de démarrer dans un sens. Il s’agit représenté comme un enroulement ou bien spire auxiliaire.
Varier la vitesse d’un moteur asynchrone
La vitesse de synchronisation ns dépend de la fréquence fs du courant statorique. Puisque la vitesse « n » est très raproché de la vitesse de synchronisme, pour varier la vitesse du moteur, il faut tout simplement changer la fréquence fs. En gardent la valeur du couple utile, pour varier la vitesse ,il faut se concentrer sur le rapport Vs/fs constante. Si vous souhaitez augmenter la vitesse, vous devez augmenter la fréquence et la tension d’alimentation dans la plage de fonctionnement correct de la machine. Nous avons obtenu le réseau caractéristique. La zone utile est un ensemble de segments de droite parallèles. Techniquement, cela permet de très bons réglages de vitesse.
Les caractéristiques T=f(n) du moteur asynchrone pour quelques charges:
Le modèle équivalent d’un moteur asynchrone
Il est important de se souvenir à l’avance de l’expression de la fréquence du courant induit rotorique: fr=g*f. Un moteur asynchrone se compose de 2 ensembles de bobinages triphasés se localisent sur le même circuit magnétique. Par analogie, on peut le considérer comme équivalent à un transformateur triphasé à l’arrêt. Sur la figure suivante, on représente le schéma monophasé équivalent trouvé par l’analogie avec le transformateur et le schéma synoptique. Nous avons remarqué les éléments de défaut classiques sur cette image : la résistance série des enroulements primaire et secondaire, ainsi que l’inductance de fuite. D’autre part, nous exprimons le transformateur équivalent comme une simple inductance mutuelle entre deux primaire et secondaire.
Nous devons bien savoir que, lorsque le moteur tourne, les fréquences des courants et des tensions au primaire et au secondaire du transformateur ne sont pas égaux. 
Pour construire un schéma équivalent simple en pratique, on fait de la division de l’équation de maille a niveau du secondaire par le glissement g, cela va produire ce qu’on appelle une inductance de fuite équivalente à la fréquence f. 
On peut considérer que les fréquences du primaire et du secondaire sont identiques. On va prendre alors le schéma monophasé équivalent suivant : 
- Rf : est la résistance équivalente aux pertes fer.
- Lm : est l’inductance magnétisante.
- R1 : Résistance des conducteurs statoriques.
- L : c’est l’inductance qui représente la fuite au niveau du primaire.
- R’2/g : est définié comme la résistance équivalente aux conducteurs rotoriques au niveau du stator.
