Le stator

Le stator du moteur appelé ``induit'' est constitué, dans sa carcasse, de bobinages fixes autour du rotor qui est appelé ``inducteur''. Il se compose d'un noyau feuilleté ayant la forme d'un cylindre vide et comportant des encoches dans lesquelles sont logés les conducteurs de l'enroulement généralement triphasé. L'enroulement est toujours raccordé en étoile et le neutre est accessible pour permettre sa mise à la terre. En effet, on préfère la connexion en étoile pour les raisons suivantes:

1. La tension par phase étant seulement , ou 58 % de celle entre les lignes, on peut réduire l'épaisseur de l'isolant dans les encoches. Cela permet de grossir la section des conducteurs et, par conséquent, la puissance de la machine.

2. Lorsque le moteur est en charge, la tension induite par phase se déforme de sorte que la forme d'onde n'est plus tout à fait sinusoïdale. Cette distorsion est due principalement à la présence de tensions d'harmonique qui se superposent au fondamental. Avec une connexion en étoile, les troisièmes harmoniques n'apparaissent pas entre les fils de ligne car elles s'annulent. Par contre, si l'on utilise une connexion en triangle, ces tensions s'additionnent et provoquent la circulation d'un courant dans le triangle et, par conséquent, occasionnent des pertes Joules supplémentaires.

En 1883, à l'âge de 27 ans, le Yougoslave, Nikola Tesla inventait le moteur d'induction triphasé. Son premier modèle est semblable au stator à pôles saillants de la figure 1.2. Lorsque le stator est excité par une source triphasée, un champ tournant multipolaire est créé.

Figure 1.2: Stator élémentaire en étoile. Les bornes A,B et C sont raccordées à une source triphasée.

Depuis, ce premier prototype électrique a beaucoup évolué; les stators modernes sont constitués d'une carcasse lisse dans laquelle sont insérées des bobines (dans des encoches prévues à cet effet). Un ensemble de bobines monté ainsi constitue un groupe. Un groupe est l'équivalent d'un pôle saillant pour la technologie précédente. La plupart des moteurs triphasés utilisent des enroulements imbriqués. Un enroulement imbriqué est composé de groupes de bobines distribuées uniformément à la périphérie du stator comme indiqué sur la figure 1.3.

Figure 1.3: Stator bipolaire montrant la disposition des groupes des trois phases.

L'exemple de la figure 1.3 montre un stator à trois phases et deux groupes. Le nombre de groupe est donné par l'équation:

$$nombre\: de\: groupes=nombre\: de\: p\hat{o}les par phase du champ tournant\times nombre\: de\: phases$$

Il est également nécessaire qu'un groupe comprene au moins une bobine. Cependant, les concepteurs de machines ont découvert qu'il est préférable d'employer plusieurs bobines par groupe plutôt qu'une seule. La figure 1.4 représente un groupe constitué de cinq encoches soit cinq bobines. Les bobines sont identiques et peuvent contenir une ou plusieurs spires. La largeur d'une bobine est nommée `` pas '' de la bobine.

Un enroulement distribué de cette manière dans plusieurs encoches coûte plus cher que si l'on utilisait une seule bobine par groupe mais cela améliore le couple lors du démarrage tout en réduisant le bruit lorsque le moteur atteint sa vitesse en régime permanent.

Figure 1.4: Cinq bobines raccordées en série forment un groupe qui correspond à un pôle d'une phase.

La distance entre deux pôles adjacents est dit ``pas polaire''.

Un pas polaire est égal à la circonférence intérieure du stator divisé par le nombre de pôles.

$$pas\: polaire=\frac{\pi \times d}{nombre\: de\: p\hat{o}les}$$

En pratique, le pas polaire est exprimé en nombre d'encoches .

$$pas\: polaire=\frac{nombre\: d'encoches totales}{nombre\: de\: p\hat{o}les du champ polaire}$$

Le pas de la bobine est habituellement compris entre 80 % et 100 % du pas polaire. L'utilisation d'un pas raccourci (inférieur à 100 %) permet d'améliorer la distribution du flux tournant et de diminuer la quantité de cuivre requise.