Peut-on démarrer en direct un moteur de 11 ou 15 kW ?

Oui, un moteur triphasé de 11 ou 15 kW peut démarrer en direct ; le moteur est conçu pour démarrer sous pleine tension, et la limite est fixée par le réseau qui l'alimente, pas par le moteur. Par exemple, le DRG-160L-4 de 15 kW à 1500 tr/min absorbe 28,8 A sous 380 V et demande 7,8 fois plus en démarrage direct, soit environ 224,6 A ; pour le DRG-160M-4 de 11 kW, le courant de démarrage est d'environ 165,6 A. Ce courant est pris à la ligne, au transformateur ou au groupe électrogène pendant les quelques secondes du démarrage. Si la source le fournit sans chute de tension marquée et si la charge demande le plein couple de démarrage du moteur, le démarrage direct est le bon choix.

Trois situations font du courant de démarrage un problème : une ligne d'alimentation faible ou longue, l'alimentation par groupe électrogène et les conditions de raccordement du gestionnaire de réseau auquel le site est raccordé. Les tableaux ci-dessous sont calculés à partir des valeurs catalogue de six modèles ; prenez la décision pour votre site en confrontant ces valeurs aux données du transformateur, de la ligne et de la charge. Pour comparer les modèles, consultez les produits de 11 et 15 kW de la page Acheter un moteur électrique en ligne.

Combien d'ampères absorbe un moteur de 11 ou 15 kW en démarrage direct ?

Dans le tableau, Is est le courant de plaque (In) multiplié par le rapport Is/In du catalogue. La puissance apparente est calculée par S = √3 × U × I (U = 380 V). Les six modèles ont un bobinage 400/690 V et une carcasse en fonte.

Le tableau donne deux conclusions pratiques. D'abord, même si la polarité change, les courants de démarrage des moteurs de même puissance sont très proches : environ 166 A à 11 kW et environ 225 A à 15 kW. Ensuite, la puissance apparente au démarrage vaut environ 7 à 8 fois celle en marche ; pour le moteur de 15 kW à 4 pôles, la charge de 19,0 kVA en marche monte à environ 147,9 kVA au démarrage. C'est cette pointe brève de kVA qui sollicite le réseau. Pour le détail des courants, voir Combien d'ampères consomme un moteur de 15 kW ? et Combien d'ampères consomme un moteur de 11 kW ? ; cet article se concentre sur le choix du mode de démarrage.

Qu'est-ce qui limite le démarrage direct ?

L'enroulement et le rotor du moteur sont conçus pour supporter brièvement le courant de démarrage ; une fois la vitesse nominale atteinte, le courant revient à la valeur de plaque. Le problème est la chute de tension que ce même courant crée côté alimentation. Elle dépend de la puissance et de l'impédance de court-circuit du transformateur, de la section et de la longueur du câble d'alimentation et des autres charges sur la même ligne. Si la tension baisse nettement au démarrage :

• Le couple du moteur baisse aussi (il varie approximativement avec le carré de la tension) et le démarrage s'allonge.
• L'éclairage sur la même ligne scintille, des bobines de contacteurs peuvent retomber, des appareils électroniques redémarrer.
• Un démarrage long peut faire déclencher le relais thermique pendant le démarrage.

C'est pourquoi il n'existe pas de règle unique du type « au maximum X kW » pour le démarrage direct. Les limites liées au courant de démarrage et à la puissance du moteur sont fixées par les conditions de raccordement du gestionnaire de réseau dont dépend le site et par les conditions du projet de l'installation ; le même moteur de 15 kW peut démarrer sans difficulté près d'un transformateur puissant en zone industrielle et poser problème au bout d'une longue ligne rurale. Avant de décider, demandez ces conditions à l'ingénieur qui a conçu l'installation ou au gestionnaire de réseau. Vous pouvez vérifier la section du câble et la chute de tension avec le Calculateur de section de câble moteur.

Peut-on démarrer en direct un moteur de 15 kW sur groupe électrogène ?

Le groupe électrogène est plus sensible que le réseau, car sa capacité à fournir un courant bref est généralement inférieure à celle d'un transformateur de même puissance. Pour choisir un groupe, on regarde le kVA de démarrage et non la puissance en marche du moteur : le moteur de 15 kW à 4 pôles demande environ 19,0 kVA en marche et environ 147,9 kVA en démarrage direct. À 11 kW, ces valeurs sont d'environ 14,2 et 109,0 kVA.

Si le groupe ne peut pas fournir cette pointe, la tension et la fréquence s'effondrent, le moteur ne prend pas sa vitesse et le régulateur oscille. La démarche pratique : demandez par écrit au fabricant du groupe la capacité indiquée pour le démarrage de moteurs et la chute de tension admise ; si d'autres charges sont raccordées au même groupe, démarrez le moteur en dernier et seul. Si la capacité est insuffisante, l'étoile-triangle divise le courant de démarrage par trois, tandis qu'un démarreur progressif ou un variateur de fréquence maintient le courant à une limite réglée.

Démarrage selon le type de charge : ventilateur, pompe, convoyeur

La charge détermine la méthode autant que le réseau. En démarrage direct, tout le couple de démarrage du moteur est disponible : 2,2 × 97,8 Nm ≈ 215,2 Nm pour le moteur de 15 kW à 4 pôles. En étoile-triangle, cette valeur tombe au tiers, environ 71,7 Nm, ce qui est inférieur au couple nominal du moteur (97,8 Nm). Pour le moteur de 11 kW à 4 pôles également, le couple de démarrage en étoile est d'environ 52,6 Nm pour un couple nominal de 71,7 Nm. Autrement dit, une machine qui démarre en charge peut ne pas prendre sa vitesse en étoile.

Pourquoi la durée de démarrage compte-t-elle ? Pendant le démarrage, l'enroulement et le rotor chauffent sous le courant de démarrage. En charge légère, cette durée est courte ; avec un ventilateur de grand diamètre ou une charge lourde, elle s'allonge. Pour les démarrages longs, la classe de déclenchement du relais thermique doit permettre le démarrage, et si les démarrages sont fréquents il faut tenir compte du temps de refroidissement du moteur. Le plus simple pour la mesurer est d'observer à la pince ampèremétrique, lors de la première mise en service, le temps que met le courant à revenir à la valeur de plaque.

Direct, étoile-triangle ou démarreur progressif : tableau de décision

La comparaison ci-dessous utilise les valeurs à 380 V du DRG-160L-4 de 15 kW à 4 pôles. Le couple de la ligne démarreur progressif est calculé avec l'approximation selon laquelle le couple varie avec le carré du courant : T ≈ Ts × (I / Is)². Par exemple, avec une limite de courant de 3 × In = 86,4 A, le couple vaut environ 215,2 × (86,4 / 224,6)² ≈ 31,8 Nm, et avec 4 × In = 115,2 A environ 56,6 Nm.

Les limites de courant du tableau illustrent seulement le réglage d'un démarreur progressif ; le réglage réel se trouve à la mise en service selon le couple de démarrage de la charge. Pour comparer les méthodes avec vos propres valeurs, utilisez l'outil Méthodes de démarrage moteur : étoile-triangle.

Comment régler la protection en démarrage direct ?

En démarrage direct, le moteur est raccordé par un seul contacteur et un seul jeu de câbles ; les protections voient le courant de ligne. Trois règles :

• Réglage thermique du relais ou du disjoncteur moteur = courant de plaque. Pour le DRG-160L-4 de 15 kW, 28,8 A sous 380 V (27,3 A sous 400 V) ; pour le DRG-160M-4 de 11 kW, 21,5 A (20,4 A sous 400 V). La correction In/√3 de l'étoile-triangle ne s'applique pas ici.
• La protection contre les courts-circuits ne doit pas déclencher au démarrage. Le seuil magnétique du disjoncteur moteur et la courbe du fusible doivent supporter le courant de démarrage d'environ 224,6 A à 15 kW et d'environ 165,6 A à 11 kW pendant toute la durée du démarrage. Choisissez un type de disjoncteur ou de fusible prévu pour les circuits moteurs ; prenez la valeur exacte dans le tableau du fabricant.
• La valeur AC-3 du contacteur ne doit pas être inférieure au courant de plaque, avec une marge pour les démarrages fréquents.

Pour un exemple de dimensionnement, utilisez l'outil Sélection relais thermique, fusible et contacteur ; il est conçu précisément pour le démarrage direct. Le câble doit être coordonné avec la protection contre les courts-circuits choisie : la protection doit ouvrir le circuit avant que le courant admissible du câble ne soit dépassé.

Liste de contrôle avant un démarrage direct

• La plaque du moteur correspond-elle au réseau ? Un moteur 400/690 V est-il couplé en triangle sous 380–400 V ?
• La capacité du transformateur ou du groupe a-t-elle été évaluée par rapport au kVA de démarrage (15 kW : ≈ 147,9 kVA, 11 kW : ≈ 109,0 kVA) ?
• Les conditions de courant de démarrage du gestionnaire de réseau et du projet de l'installation ont-elles été obtenues ?
• La section et la longueur du câble d'alimentation ont-elles été vérifiées pour la chute de tension ?
• Le thermique est-il réglé sur le courant de plaque, et la protection contre les courts-circuits est-elle d'un type qui ne déclenche pas au courant de démarrage ?
• La charge demande-t-elle du couple au démarrage (convoyeur chargé, concasseur) ? Si oui, l'étoile-triangle a-t-il été écarté ?
• Au premier démarrage, le temps de retour du courant à la valeur de plaque a-t-il été mesuré, et une chute de tension a-t-elle été observée sur les autres appareils de la ligne ?
• Le nombre de démarrages par heure est-il connu ; si les démarrages sont fréquents, un démarreur progressif ou un variateur a-t-il été envisagé ?

Moteurs de cette puissance

• DRG-160M-4 – 11 kW – 1500 tr/min – carcasse 160M fonte
• DRG-160L-4 – 15 kW – 1500 tr/min – carcasse 160L fonte
• DRG-160M2-2 – 15 kW – 3000 tr/min – carcasse 160M fonte
• DRG-180L-6 – 15 kW – 1000 tr/min – carcasse 180L fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 3000 tr/min – carcasse 160M fonte
• DRG-132M-4K – 11 kW – 1500 tr/min – carcasse 132M aluminium

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Questions fréquentes

Peut-on démarrer en direct un moteur de 15 kW ?

Oui. Un moteur de 15 kW à 4 pôles absorbe environ 224,6 A et 147,9 kVA en démarrage direct sous 380 V. Si le transformateur ou le groupe fournit cette pointe sans chute de tension marquée et si les conditions du gestionnaire de réseau le permettent, le démarrage direct convient.

Combien d'ampères absorbe un moteur de 11 kW en démarrage direct ?

Les moteurs de 11 kW ont un courant de plaque de 20,6 à 23,1 A sous 380 V et absorbent environ 165,6 à 166,9 A en démarrage direct selon les modèles à 2, 4 et 6 pôles. Pour le DRG-160M-4 à 4 pôles, la valeur est d'environ 165,6 A.

L'étoile-triangle est-il obligatoire pour un moteur de 15 kW ?

Pas du point de vue du moteur. L'étoile-triangle s'utilise lorsque le réseau ne supporte pas le courant de démarrage ou que les conditions du site l'exigent ; il ramène le courant de démarrage à environ 74,9 A et le couple de démarrage à environ 71,7 Nm. Sur une machine qui démarre en charge, ce couple peut être insuffisant.

À combien régler le thermique en démarrage direct ?

Le thermique se règle sur le courant de plaque du moteur : 28,8 A sous 380 V pour le DRG-160L-4 de 15 kW et 21,5 A pour le DRG-160M-4 de 11 kW. On ne divise pas par √3 comme en étoile-triangle, car le relais mesure le courant de ligne.

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