Le glissement du moteur est la différence entre la vitesse synchrone du champ magnétique tournant et la vitesse mécanique réelle du rotor d'un moteur asynchrone, exprimée en pourcentage de la vitesse synchrone.
Il existe par conception: sans glissement il n'y a pas de mouvement relatif entre le champ du stator et les conducteurs du rotor, pas de courant induit dans le rotor et pas de couple.
Comprendre le glissement est fondamental pour diagnostiquer les performances du moteur, dimensionner correctement les variateurs et interpréter les données vibratoires et thermiques issues des programmes de surveillance d'état.
Le champ magnétique tournant dans le stator d'un moteur asynchrone tourne à une vitesse fixe déterminée uniquement par la fréquence d'alimentation et le nombre de pôles magnétiques bobinés dans le stator. C'est la vitesse synchrone, donnée par :
Ns = 120 x f / p
Le rotor d'un moteur asynchrone ne peut jamais atteindre cette vitesse en charge. S'il l'atteignait, il n'y aurait aucune vitesse relative entre le champ tournant et les barreaux du rotor, aucune FEM induite et aucun couple, de sorte que le rotor commencerait immédiatement à prendre du retard.
C'est la distinction fondamentale avec un moteur synchrone , qui se verrouille sur Ns en utilisant un champ rotorique excitée séparément ou un aimant permanent.
| Pôles | Ns à 50 Hz (tr/min) | Ns à 60 Hz (tr/min) |
|---|---|---|
| 2 | 3000 | 3600 |
| 4 | 1500 | 1800 |
| 6 | 1000 | 1200 |
| 8 | 750 | 900 |
| 10 | 600 | 720 |
| 12 | 500 | 600 |
Le glissement (s) est le déficit de vitesse normalisé :
s = (Ns - Nr) / Ns
où Nr est la vitesse réelle du rotor en tr/min. Multipliez par 100 pour exprimer le glissement en pourcentage. Un moteur 4 pôles, 50 Hz, avec une vitesse indiquée sur la plaque de 1455 tr/min a :
s = (1500 - 1455) / 1500 = 0,03, soit 3 % de glissement.
La fréquence de glissement, la fréquence du courant effectivement induit dans les barreaux du rotor, découle directement: f_rotor = s × f. À 3 % de glissement sur une alimentation 50 Hz, les conducteurs du rotor voient un courant induit à 1,5 Hz.
Cette fréquence de glissement est aussi la base physique de la détection de barres de rotor cassées : une barre fissurée ou rompue crée une pulsation de couple et de vitesse à deux fois la fréquence de glissement
qui apparaît dans une analyse de signature de courant moteur sous forme de porteuses latérales à f × (1 ± 2s) autour de la fréquence fondamentale du réseau, avec des paires supplémentaires de porteuses à f × (1 ± 2ks) pour k = 2 3... à mesure que la gravité du défaut augmente.
Le glissement nominal (en charge) varie avec la taille et la conception du moteur :
Les moteurs plus grands ont une résistance du rotor proportionnellement plus faible et des entrefers plus minces par rapport à leur taille, ils ont donc besoin de moins de glissement pour développer le couple nominal.
C'est aussi la raison pour laquelle les gros moteurs tournent plus près de la vitesse synchrone et sont, en termes relatifs, plus sensibles au déséquilibre de tension et à la perte d'une phase, qui augmentent tous deux le glissement effectif et le chauffage du rotor.
Le couple moteur n'est pas linéaire avec le glissement. La courbe caractéristique couple‑glissement présente trois régions reconnaissables :
La résistance du rotor façonne directement cette courbe : une résistance rotorique plus élevée déplace le point de couple maximal vers une valeur de glissement plus élevée, ce qui est précisément le mécanisme exploité par les moteurs à rotor bobiné avec des résistances externes et par les géométries de rotor NEMA des classes C/D.
Les moteurs asynchrones à cage d'écureuil standard sont classés par leur comportement couple‑glissement et courant de démarrage. La norme NEMA MG‑1 définit quatre lettres de conception (A, B, C, D) ; l'IEC 60034‑12 définit deux classes globalement équivalentes, Design N (couple et courant de démarrage normaux) et Design H (couple de démarrage élevé).
| Conception NEMA | Équivalent IEC | Couple de démarrage | Glissement de décrochage | Application typique |
|---|---|---|---|---|
| A | N | Normal, couple de décrochage plus élevé | Faible (inférieur à 5 %) | Ventilateurs, pompes, charges de faible inertie |
| B | N | Normal | Faible à modéré (inférieur à 5 %) | Usage général, la plupart des entraînements industriels |
| C | H | Élevé | Modéré (environ 5 %) | Convoyeurs, compresseurs, démarrages de forte inertie |
| D | Non standardisé | Très élevé | Élevé (5 % à 13 % ou plus) | Presses à poinçonner, grues, palans, charges pulsantes |
La conception B domine l'usage industriel général car elle équilibre un fonctionnement efficace en charge (glissement nominal faible, haute efficacité) avec un couple de démarrage adéquat. La conception D sacrifie l'efficacité au profit d'une capacité de glissement élevée, utile lorsque la charge nécessite un démarrage en douceur limité en courant ou doit supporter des pulsations de couple sans caler.
Le glissement n'est pas seulement un indicateur de vitesse, c'est une mesure directe de l'énergie dissipée dans le circuit rotorique. La relation est :
Pertes cuivre du rotor = s × Pag
où Pag est la puissance à l'entrefer transférée du stator au rotor. Cela signifie qu'un moteur fonctionnant avec 5 % de glissement dissipe 5 % de sa puissance transférée sous forme de pertes I²R du rotor, tandis que les 95 % restants se convertissent en puissance mécanique.
Tout ce qui augmente le glissement effectif, sous‑tension, déséquilibre, une barre de rotor partiellement rompue ou une surcharge mécanique, augmente cette fraction de pertes et fait monter la température du rotor de façon disproportionnée, puisque les pertes croissent avec le glissement alors que le couple utile n'augmente que modestement dans la plage de fonctionnement normale.
C'est précisément là que la surveillance d'état apporte de la valeur. La plateforme de Fabrico suit les tendances du courant moteur, de la vitesse et des signatures thermiques parallèlement aux données vibratoires, et ouvre automatiquement un ordre de travail dans le GMAO lorsque des indicateurs liés au glissement (augmentation du courant à charge constante
dérive thermique ou croissance des porteuses MCSA) franchissent un seuil, détectant la dégradation du rotor avant qu'une rupture de barre ne se transforme en défaut de stator. Réservez une démo de Fabrico pour voir l'application du suivi du glissement et des tendances thermiques sur votre parc de moteurs.
Le chauffage du rotor dû aux pertes de glissement interagit aussi avec la durée de vie de l'isolant et l'état des roulements, c'est pourquoi les sites suivant la santé des moteurs associent généralement le suivi du glissement et du courant aux zones de gravité vibratoire ISO 20816 et aux essais périodiques de décharge partielle sur les enroulements moyenne tension.
Le glissement augmente. Une charge mécanique plus importante nécessite plus de couple, que le moteur produit en prenant davantage de retard par rapport à la vitesse synchrone, augmentant la vitesse relative entre le champ et le rotor et induisant plus de courant dans le rotor. C'est un mécanisme autorégulateur jusqu'au point de décrochage.
Oui. Si une force externe entraîne le rotor à une vitesse supérieure à la vitesse synchrone, par exemple une charge entraînante ou une application à arbre partagé, le glissement devient négatif et la machine fonctionne en générateur asynchrone, injectant de l'énergie dans le réseau au lieu d'en prélever.
Un variateur de fréquence (VFD) change la fréquence d'alimentation et donc Ns, mais le moteur nécessite toujours un glissement pour produire du couple à tout point de fonctionnement.
Un contrôle V/Hz bien réglé ou un contrôle vectoriel maintient le pourcentage de glissement proche de la valeur de conception nominale du moteur sur l'ensemble de la plage de vitesses, ce qui explique en partie pourquoi les moteurs entraînés par VFD chauffent souvent moins que les moteurs démarrés en direct (DOL) sous la même charge.
Un glissement plus faible est généralement associé à des pertes du rotor plus faibles et à une efficacité plus élevée, c'est pourquoi les classes d'efficacité supérieures (IE) utilisent des rotors à résistance réduite et une géométrie des barreaux optimisée pour réduire le glissement nominal sans sacrifier les performances au démarrage.
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