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ÉLECTRICITÉ DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE
1er année
2éme année
Information
1 Démarrage direct
C’est le
plus simple qui ne peut être exécuté qu’avec le moteur asynchrone à rotor à
cage. Les enroulements du stator sont couplés directement sur le réseau
II-1-1 couplage et procédure de commutation
C'est le mode de démarrage le plus simple dans lequel le stator
est directement couplé sur le réseau (Fig II.1). Le moteur démarre sur ses caractéristiques naturelles.
Au moment de la mise sous tension, le moteur se comporte comme un transformateur
dont le secondaire, constitué par la cage du rotor très peu résistante, est en
court-circuit. Le courant induit dans le rotor est important. Il en résulte une
pointe de courant sur le réseau :
I démarrage
= 5 à 8 I nominal
Le couple de démarrage est en moyenne :
C démarrage
= 0.5 à 1.5 C
nominal.
Malgré les avantages qu'il présente (simplicité de l'appareillage,
couple de démarrage élevé, démarrage rapide, prix faible), le démarrage direct
ne peut convenir que dans les cas où :
- la puissance du moteur est faible par rapport à la puissance du réseau,
de manière à limiter les perturbations dues à l'appel de courant,
- la machine entraînée ne nécessite pas une mise en vitesse progressive
où comporte un dispositif amortisseur qui réduit le choc du démarrage,
- le
couple de démarrage peut être élevé sans incidence sur le fonctionnement
de la machine ou de la charge entraînée.
II-1-2
Avantages et inconvénients
a) Avantages
- Simplicité
de l’appareillage.
- Couple
important.
- Temps de
démarrage court.
b) Inconvénients
- Appel du
courant important
- Démarrage brutal.
II-2 Démarrage sous tension réduite
Plusieurs dispositifs permettent de réduire la tension
aux bornes des enroulements du stator pendant la durée du démarrage du moteur
ce qui est un moyen de limiter l'intensité du courant de démarrage.
L'inconvénient est que le couple moteur est également diminué et que cela
augmente la durée avant laquelle la machine atteint le régime permanent.
II-2-1 Démarrage
étoile-triangle
Ce procédé
ne peut s’appliquer qu’aux moteurs dont toutes les extrémités d’enroulement
sont sorties sur la plaque à bornes, et dont le couplage triangle correspond à
la tension du réseau. Le démarrage s’effectue en 2 temps.
- 1 temps :
mise sous tension et couplage étoile des enroulements.
Le moteur démarre à tension réduite n
- 2 temps :
Suppression du couplage étoile, et mise en couplage triangle Le moteur est
alimenté sous pleine tension
II-2-1-1 couplage et procédure de commutation
Ce mode de démarrage (Fig II-2) ne peut être
utilisé qu'avec un moteur sur lequel les deux extrémités de chacun des trois
enroulements statoriques sont ramenées sur la plaque à bornes. Par ailleurs, le
bobinage doit être réalisé de telle sorte que le couplage triangle corresponde
à la tension du réseau : par exemple, pour un réseau triphasé 380 V, il faut un
moteur bobiné en 380 V triangle et 660 V étoile.
Le principe consiste à démarrer le moteur en couplant les enroulements
en étoile sous la tension réseau, ce qui revient à diviser la tension nominale
du moteur en étoile par (dans l'exemple ci-dessus,
la tension réseau 380 V = 660 V/).
La pointe de courant de démarrage est divisée par 3 :
- Id = 1.5 à 2.6
In
En effet, un moteur 380 V/660 V couplé en étoile sous sa tension nominale
660 V absorbent un courant fois plus faible qu'en
couplage triangle sous 380 V. Le couplage étoile étant effectué sous 380 V, le courant
est divisé une nouvelle fois par donc au total par 3.
Le couple de démarrage étant proportionnel au carré de la tension d'alimentation,
il est lui aussi divisé par 3 :
- Cd = 0.2 à 0.5 Cn
La vitesse du moteur se stabilise quand les couples moteur et résistant
s'équilibrent, généralement entre 75 et 85 % de la vitesse nominale.
Les enroulements sont alors couplés en triangle et le moteur
rejoint ses caractéristiques naturelles. Le passage du couplage étoile au
couplage triangle est commandé par un temporisateur. La fermeture du contacteur
triangle s'effectue avec un retard de 30 à 50 millisecondes après l'ouverture
du contacteur étoile, ce qui évite un
court-circuit entre phases, les deux contacteurs ne pouvant être fermés
simultanément.
Le courant qui traverse les enroulements est interrompu à
l'ouverture du contacteur étoile. Il se rétablit à la fermeture du contacteur
triangle.
Ce passage en triangle
s'accompagne d'une pointe de courant transitoire très brève mais très
importante, due à la force contre-électromotrice du moteur.
Le démarrage étoile-triangle convient aux machines qui ont un
faible couple résistant ou qui démarrent à vide (ex : machine à bois). Pour limiter
ces phénomènes transitoires, des variantes peuvent être nécessaire, au-delà
d'une certaine puissance. L’une consiste en une temporisation de 1 à 2 secondes
au passage étoile-triangle.
Cette temporisation permet une diminution de la force contre- électromotrice,
donc de la pointe de courant transitoire.
Ceci ne peut être utilisé que si la machine a une inertie
suffisante pour éviter un ralentissement trop important pendant la durée de la temporisation.
Une autre est le démarrage en 3 temps :
étoile-triangle
+ résistance-triangle.
La coupure subsiste, mais la résistance mise en série, pendant
trois secondes environ, avec les enroulements couplés en triangle, réduit la pointe
de courant transitoire.
Une variante est le démarrage étoile-triangle +
résistance-triangle sans coupure.
La résistance est mise en série avec les enroulements
immédiatement avant l'ouverture du contacteur étoile. Ceci évite toute
interruption de courant, donc l'apparition de phénomènes transitoires.
L'utilisation de ces variantes se traduit par la mise en œuvre de
matériel supplémentaire, ce qui peut avoir pour conséquence une augmentation non
négligeable du coût de l'installation.
II-2-1-2
Avantages et inconvénients
a) Avantages
- Appel de courant en étoile réduit au tiers de
sa valeur en direct.
- Faible complication d’appareillage.
b) Inconvénients
- Couple
réduit au tiers de sa valeur en direct.
- Coupure
entre les positions étoile et triangle d’ou apparition de phénomènes
transitoires.