Ch03 – Moteur électrique | Terminale ICCER | ⏱ 1 h (séance TP)
Dernière mise à jour : 2 juin 2026
À ton avis, pour un moteur asynchrone : quand il tourne à vide (sans charge), tourne-t-il plus vite ou moins vite que quand il est en pleine charge ?
Plus vite. Un moteur asynchrone tourne légèrement plus lentement que sa vitesse de synchronisme (1 500 tr/min pour 4 pôles à 50 Hz) à cause du « glissement ». À vide : glissement ~0,5 % donc n ≈ 1 493 tr/min. À pleine charge : glissement 3-5 % donc n ≈ 1 450 tr/min. Plus on charge, plus le moteur ralentit pour fournir le couple.
Démarrer le moteur, attendre stabilisation thermique (3 min). Puis pour 5 valeurs de couple résistant (0, 2, 4, 6, 7 N·m), relever : vitesse n, courant I, puissance électrique P_él.
| Charge | C (N·m) | n (tr/min) | ω (rad/s) | P_méca (W) | I (A) | P_él (W) | η (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vide | 0,2 | 1 495 | 156,6 | 31 | 1,4 | 180 | 17 |
| Faible | 2,0 | 1 485 | 155,5 | 311 | 1,5 | 440 | 71 |
| Mi-charge | 4,0 | 1 470 | 153,9 | 616 | 1,9 | 760 | 81 |
| 3/4 charge | 6,0 | 1 455 | 152,4 | 914 | 2,3 | 1 080 | 85 |
| Nominale | 7,2 | 1 445 | 151,3 | 1 089 | 2,5 | 1 290 | 84 |
Pour la ligne « Mi-charge » (C = 4 N·m, n = 1 470 tr/min), vérifier P_méca = C × ω.
ω = 2π·n/60 = 2π·1 470/60 = 153,9 rad/s.
P_méca = 4 × 153,9 = 616 W. ✓
Calculer le rendement η = P_méca / P_él pour la ligne « Mi-charge ».
η = 616 / 760 = 0,810 = 81 %. ✓
Le moteur asynchrone industriel atteint son rendement optimal à 75-100 % de charge nominale.
Calculer le glissement g pour chaque ligne. n_sync = 1 500 tr/min (4 pôles, 50 Hz).
| C (N·m) | n (tr/min) | g (%) |
|---|---|---|
| 0,2 | 1 495 | (1500-1495)/1500 = 0,33 % |
| 2,0 | 1 485 | 1,00 % |
| 4,0 | 1 470 | 2,00 % |
| 6,0 | 1 455 | 3,00 % |
| 7,2 | 1 445 | 3,67 % |
Plus le couple résistant augmente, plus le glissement augmente. C'est la signature d'un moteur asynchrone.
Tracer le graphique C = f(n) sur papier millimétré ou tableur. Que constates-tu sur la zone de fonctionnement utile ?
Le tracé donne une droite quasi-verticale entre n = 1 495 (à vide) et n = 1 445 (charge nom.). Soit une variation de seulement 50 tr/min pour une variation de couple de 7 N·m.
Conclusion : le moteur asynchrone est quasi à vitesse constante dans sa zone utile. Très utile pour les charges qui demandent une vitesse stable (pompes, ventilateurs).
En dehors de la zone utile (couple > 2 × C_n), la vitesse chute fortement → décrochage (le moteur cale).
Tracer η = f(C). Pourquoi η est très faible à vide (17 %) ?
À vide, le moteur tourne quand même : il consomme P_él (180 W) pour vaincre les pertes (Joule + magnétiques + mécaniques). Mais il ne fournit que P_méca = 31 W (juste pour vaincre les frottements de l'arbre vide).
η à vide = 31/180 = 17 %. Les pertes constantes (~150 W) sont dominantes.
À charge nominale, P_méca = 1 089 W et pertes restent ~ 200 W → η monte à 84 %.
Règle : un moteur surdimensionné qui tourne à 20 % de sa charge nominale a un rendement médiocre. D'où l'importance de bien dimensionner.
Vérifier la cohérence : la plaque moteur indique 1,1 kW à 1 440 tr/min. Cela correspond à quel couple ?
ω_nom = 2π·1 440/60 = 150,8 rad/s.
C_nom = P / ω = 1 100 / 150,8 = 7,3 N·m.
Notre mesure ligne nominale donnait 7,2 N·m à 1 445 tr/min : cohérent à 1 % près. Plaque validée.
Sources d'incertitude dans ce TP. Citer 3 sources.
Combiné : incertitude finale sur η ~ ±2 %.
Compte rendu de TP (5 lignes).
Compte rendu TP — Caractéristique mécanique d'un moteur asynchrone
• Moteur 1,1 kW 4 pôles : C_nom mesuré 7,2 N·m à 1 445 tr/min, vs plaque 7,3 à 1 440 (cohérent à 1 %).
• Glissement croît avec la charge : 0,3 % à vide → 3,7 % en charge.
• Caractéristique C(n) quasi-verticale dans la zone utile : vitesse quasi constante.
• Rendement passe de 17 % (à vide) à 84 % (charge nominale). Dimensionnement crucial.
• Incertitudes combinées : ±2 % sur η. Mesures à T° stabilisée.
Le PMSM 1,1 kW tournerait exactement à sa fréquence d'alimentation (synchrone, pas de glissement). Caractéristique C(n) serait une droite parfaitement verticale.
D'où la tendance industrielle : remplacement progressif des asynchrones par des PMSM IE5 (norme IEC 60034-30-1).
📚 §IV (asynchrone) + §IX (mesures TP) de la leçon Ch03.