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Identifier un moteur électrique comme convertisseur électromécanique
Différencier un moteur à courant continu (CC) et un moteur asynchrone
Lire et exploiter une plaque signalétique (U, I, P, f, cos φ, n, η)
Établir le bilan de puissance et calculer le rendement η
Vérifier l'influence de U sur n pour un moteur CC, et de f sur n pour un moteur asynchrone
Calculer la vitesse de synchronisme d'un moteur asynchrone

Fiche résumé — Moteur électrique

Chapitre 3 | Terminale ICCER | Physique-Chimie

Bilan de puissance

Le moteur convertit l'énergie électrique en énergie mécanique (avec des pertes).

\[ P_a = P_u + P_{\text{pertes}} \]

\(P_a\) : puissance absorbée (W) -- entrée
\(P_u\) : puissance utile mécanique (W) -- sortie
\(P_{\text{pertes}}\) : chaleur, frottements, pertes fer

Rendement

\[ \boxed{\eta = \frac{P_u}{P_a}} \]

\(\eta\) sans unité, compris entre 0 et 1 (ou en %).
Toujours \(\eta < 1\) (pertes inévitables).
Bon moteur industriel : 80 % - 95 %.

Puissance absorbée selon le type de moteur

Moteur CC : \(\quad P_a = U \times I\)
Moteur asynchrone triphasé : \(\quad P_a = \sqrt{3} \times U \times I \times \cos\varphi\)

U en V | I en A | cos \(\varphi\) sans unité | P en W

Moteur à courant continu (CC)

Alimenté en tension continue.
Vitesse proportionnelle à la tension : \(n \propto U\).
Couple au démarrage élevé.
Entretien régulier (balais + collecteur).
Usages : actionneurs 24 V, outillage portatif.

Moteur asynchrone

Alimenté en tension alternative (triphasé 50 Hz).
Champ magnétique tournant → rotor en retard.
Très robuste, peu d'entretien.
Usages : pompes, ventilateurs CTA, compresseurs.

\[ n_s = \frac{60 \times f}{p} \;\text{(tr/min)} \]

f en Hz | p = paires de pôles | Vitesse réelle < \(n_s\) (glissement 2-5 %)

Vitesses de synchronisme (50 Hz)

p = 1 → \(n_s\) = 3 000 tr/min
p = 2 → \(n_s\) = 1 500 tr/min
p = 3 → \(n_s\) = 1 000 tr/min
p = 4 → \(n_s\) = 750 tr/min

Vitesse réglée par variateur de fréquence : \(n_s \propto f\).

Puissance mécanique utile

\[ P_u = T_{em} \times \omega \]

\(T_{em}\) : couple moteur (N.m)

\[ \omega = \frac{2\pi \times n}{60} \;\text{(rad/s)} \]

n : vitesse en tr/min

Lire une plaque signalétique

U (V) : tension nominale | I (A) : courant nominal | f (Hz) : fréquence
P ou P_u (W) : puissance utile mécanique (sur la plaque d'un moteur asynchrone)
cos \(\varphi\) : facteur de puissance | n (tr/min) : vitesse nominale | \(\eta\) (%) : rendement

Pièges et astuces

Piège 1 : Sur la plaque d'un moteur asynchrone, la puissance indiquée est la puissance utile mécanique \(P_u\), pas la puissance absorbée \(P_a\). Il faut diviser par \(\eta\) pour obtenir \(P_a\).

Piège 2 : Ne pas confondre la vitesse de synchronisme \(n_s\) et la vitesse réelle \(n\). Le moteur asynchrone tourne toujours plus lentement que \(n_s\) (glissement).

Piège 3 : Le rendement n'est jamais égal à 1 (ni à 100 %). Il y a toujours des pertes (Joule, frottements, pertes fer).

Astuce : Pour identifier rapidement le type de moteur : 2 bornes (+/−) avec balais = moteur CC ; 3 ou 6 bornes avec cos \(\varphi\) et f = 50 Hz sur la plaque = moteur asynchrone.

Astuce : Pour trouver le nombre de paires de pôles p, observer la vitesse nominale sur la plaque : n ≈ 1 450 tr/min → p = 2, n ≈ 2 900 tr/min → p = 1.