Démarrage étoile-triangle d'un moteur de 22 kW : choix des contacteurs et du thermique

Pour démarrer en étoile-triangle un moteur triphasé de 22 kW à 1500 tr/min (4 pôles), le calcul part du courant de plaque : le DRG-180L-4 absorbe 41,8 A à pleine charge sous 380 V. Les contacteurs de ligne et de triangle transportent chacun 1/√3 de ce courant, soit environ 24,1 A ; le contacteur étoile n'est fermé que pendant le démarrage et se dimensionne sur In/3 ≈ 13,9 A. Si le relais thermique est raccordé après le contacteur de ligne, dans le circuit des enroulements, il se règle à environ 24,1 A et non à 41,8 A. Au stade étoile, le courant de démarrage pris au réseau passe d'environ 326 A en démarrage direct à environ 108,7 A.

Ces rapports ne valent que pour un moteur qui fonctionne en triangle sur un réseau 380–400 V, c'est-à-dire dont la plaque indique 400/690 V (Δ/Y). Le réglage du thermique, les courants des contacteurs et la logique du relais temporisé sont calculés ci-dessous à partir des valeurs catalogue de trois modèles de 22 kW à 2, 4 et 6 pôles. Pour comparer ces valeurs avec votre moteur ou choisir directement un modèle de 22 kW, consultez les produits de la page Acheter un moteur électrique en ligne. Les travaux d'armoire doivent être réalisés par un électricien habilité ; les valeurs ci-dessous sont des exemples de calcul.

Combien d'ampères consomme un moteur de 22 kW en étoile-triangle ?

Pour les trois polarités, les moteurs de 22 kW ont un bobinage 400/690 V et une carcasse en fonte. Dans le tableau, In est le courant de plaque (380 V) et Is le courant de démarrage direct (Is = In × Is/In). Au stade étoile, le courant de ligne vaut Is/3.

Sur un réseau 400 V, le courant de plaque du même moteur est plus faible : 39,7 A pour le DRG-180L-4, soit environ 22,9 A pour les contacteurs ligne/triangle et environ 13,2 A pour le contacteur étoile. Dimensionnez l'armoire selon la tension réelle du site ; la valeur à 380 V est toujours un peu plus élevée, donc du côté de la sécurité.

La plaque du moteur convient-elle à l'étoile-triangle ? La condition 400/690 V

Le démarrage étoile-triangle exige que le moteur fonctionne en triangle en service normal. Si la plaque indique 400/690 V Δ/Y, l'enroulement supporte 400 V en triangle ; lorsqu'il est couplé en étoile au démarrage, chaque enroulement reçoit une tension réduite d'un facteur 1/√3. Dans la boutique DRG, les modèles de 4 kW et plus ont un bobinage 400/690 V ; les trois versions de 22 kW font partie de ce groupe et se couplent en triangle sous 380 V.

Un moteur 230/400 V fonctionne déjà en étoile sur un réseau 380 V ; si on lui applique un étoile-triangle et qu'il passe en triangle, les enroulements voient une tension environ √3 fois trop élevée et grillent rapidement. Le lien entre plaque et couplage est détaillé dans Quelle puissance de moteur se couple en étoile ou en triangle. Vérifiez trois points :

• Tension de plaque : 400/690 V (Δ/Y).
• Six bornes dans la boîte à bornes (U1 V1 W1 / W2 U2 V2) et barrettes amovibles. Sur les carcasses de 22 kW, les entrées de câble sont 2 × M40×1,5 (carcasse 180) ou 2 × M50×1,5 (carcasse 200L) ; les deux jeux de câbles entrent par des presse-étoupes séparés.
• Les barrettes doivent être retirées : ce sont les contacteurs qui réalisent l'étoile et le triangle ; si des barrettes restent sur la plaque à bornes, un court-circuit se produit à la fermeture d'un contacteur.

Choix des contacteurs : quel courant passe par les contacteurs de ligne, triangle et étoile ?

Un circuit étoile-triangle comporte trois contacteurs de puissance. Le contacteur de ligne (principal) K1 relie le réseau aux bornes U1-V1-W1 ; le contacteur triangle K2 relie le réseau aux bornes W2-U2-V2 et ferme le triangle ; le contacteur étoile K3 court-circuite W2-U2-V2 entre elles pour former le point étoile. En fonctionnement triangle, le courant de ligne se partage entre K1 et K2 ; chacun transporte le courant d'enroulement (de phase), soit In/√3. K3 n'est fermé qu'au démarrage et, comme le courant en étoile vaut un tiers de celui en triangle, il se dimensionne sur In/3.

Ces courants se comparent à la valeur AC-3 du contacteur. L'AC-3 est la catégorie d'emploi pour le démarrage des moteurs à cage et leur coupure en marche : le courant assigné d'emploi AC-3 (Ie) du catalogue, à la tension de service (400 V), ne doit pas être inférieur au courant calculé. La valeur AC-1 (charge résistive) est affichée plus haut et ne s'utilise pas pour les moteurs. Plutôt que le calibre immédiatement supérieur au calcul, on garde une marge pour les démarrages fréquents, une armoire chaude et la pointe de courant au passage ; K1 et K2 se choisissent de même calibre. Le choix définitif se fait dans le tableau de coordination étoile-triangle du fabricant du contacteur. Les critères généraux (tension de bobine, contacts auxiliaires, durée de vie) sont traités dans Comment choisir un contacteur dans une armoire de moteur électrique ; ici nous nous limitons au partage du courant dans un circuit étoile-triangle de 22 kW.

À combien régler le relais thermique ?

Le réglage du relais thermique dépend de son emplacement dans le circuit :

• En sortie de K1 (sur le courant d'enroulement allant vers U1-V1-W1) : réglage In/√3. Pour le DRG-180L-4, environ 24,1 A sous 380 V et environ 22,9 A sous 400 V. C'est la disposition la plus courante ; le relais protège l'enroulement en étoile comme en triangle.
• En amont de K1, sur la ligne d'alimentation : réglage In, soit 41,8 A (39,7 A sous 400 V). Le relais doit alors avoir une plage de courant plus élevée.

L'erreur la plus fréquente sur le terrain consiste à raccorder le relais dans le circuit des enroulements et à le régler sur les 41,8 A de la plaque. Avec ce réglage, le relais déclenche tard même si le moteur est surchargé d'environ √3 fois, et l'enroulement n'est pas protégé. À l'inverse, régler à 24,1 A un relais placé sur la ligne provoque des déclenchements intempestifs dès que le moteur atteint sa pleine charge. Pour le principe et la méthode de réglage, voir À quoi sert un relais thermique ?

La protection contre les courts-circuits (fusible ou disjoncteur) se place sur l'alimentation commune de K1 et K2, se dimensionne sur le courant de ligne et doit supporter le courant de démarrage Is/3. Pour un exemple de dimensionnement, utilisez l'outil Sélection relais thermique, fusible et contacteur ; l'outil vise le démarrage direct, corrigez donc en étoile-triangle les valeurs du contacteur et du thermique avec les facteurs 0,58 et 0,33 ci-dessus.

Schéma de puissance et de commande : ordre de raccordement

Dans le circuit de puissance, deux jeux de câbles à trois conducteurs vont au moteur et chacun transporte le courant d'enroulement (In/√3) ; le conducteur PE est raccordé à part. Pour la section, saisissez la valeur In/√3 dans le Calculateur de section de câble moteur et faites valider le résultat par un ingénieur électricien selon la longueur et le mode de pose.

Avec cette disposition, lorsque K2 se ferme, U1-W2, V1-U2 et W1-V2 sont réunies et le triangle est complet. Séquence du circuit de commande :

• À l'appui sur le bouton marche, K3 (étoile) et le relais temporisé sont alimentés, suivis immédiatement de K1 (ligne) ; le moteur démarre en étoile.
• À la fin de la temporisation, le relais libère K3 ; une fois le contact auxiliaire normalement fermé de K3 refermé, K2 (triangle) s'enclenche.
• K2 et K3 doivent avoir un verrouillage électrique (contacts normalement fermés croisés) et, si possible, mécanique ; s'ils se ferment en même temps, le réseau est en court-circuit.
• Le bouton arrêt et le contact normalement fermé du relais thermique coupent tout le circuit de commande.
• Si le sens de rotation est faux, inversez deux phases à l'entrée de K1 (ou sur l'alimentation principale) ; modifier un seul contacteur perturbe l'ordre des phases au passage en triangle.

Quand le relais temporisé doit-il passer en triangle ?

Le bon réglage du relais temporisé étoile-triangle n'est pas un nombre fixe de secondes mais un instant fixé par la charge : le passage doit se faire lorsque le moteur, en étoile, approche sa vitesse nominale et que le courant est redescendu de la pointe de démarrage et s'est stabilisé. Un passage trop précoce met le moteur en triangle alors qu'il tourne encore lentement, d'où une pointe de courant proche du démarrage direct, ce qui annule l'intérêt de l'étoile-triangle.

Le couple est lui aussi divisé par trois en étoile. Le couple de démarrage du DRG-180L-4 vaut 2,0 × 142,9 Nm ≈ 285,8 Nm ; en étoile il tombe à environ 95,3 Nm, soit 0,67 fois le couple nominal. Pour le DRG-180M-2 à 2 pôles, le couple de démarrage en étoile est d'environ 47,4 Nm (nominal 71,1 Nm), et pour le DRG-200L2-6 à 6 pôles d'environ 142,9 Nm (nominal 214,4 Nm). Si le couple résistant de décollage de la charge est proche de cette valeur, le moteur n'atteint pas sa vitesse nominale en étoile et le passage se fera avec une pointe, quelle que soit la temporisation. Trouvez le réglage sur site ainsi :

• Placez une pince ampèremétrique sur une phase en sortie de K1 et observez le moment où le courant baisse et se stabilise au stade étoile.
• Réglez la temporisation un peu après ce moment ; refaites la mesure machine chargée et à froid.
• Un saut bref et faible sur la pince au passage est normal ; un saut important et long montre que le moteur n'a pas atteint une vitesse suffisante en étoile.
• Si le moteur n'accélère pas du tout en étoile, la charge ne convient pas à l'étoile-triangle ; envisagez un démarreur progressif ou un variateur de fréquence.

Pour le DRG-180L-4 sous 380 V, la différence entre démarrage direct et étoile-triangle se résume ainsi : le démarrage direct absorbe environ 326 A et √3 × 0,38 kV × 326,0 A ≈ 214,6 kVA, l'étoile environ 108,7 A et 71,5 kVA, alors que la puissance apparente en marche normale est d'environ 27,5 kVA. Pour comparer les méthodes, utilisez l'outil Méthodes de démarrage moteur : étoile-triangle.

Liste de contrôle de mise en service d'une armoire étoile-triangle 22 kW

• La plaque indique-t-elle 400/690 V Δ/Y et le réseau est-il en 380–400 V ?
• Les barrettes de la boîte à bornes sont-elles retirées et les six bornes raccordées au bon jeu de câbles (U1 V1 W1 d'un côté, W2 U2 V2 de l'autre) ?
• La valeur AC-3 de K1 et K2 est-elle ≥ In/√3 (DRG-180L-4 : 24,1 A) et celle de K3 ≥ In/3 (13,9 A), avec marges ?
• L'emplacement du thermique est-il défini ? Réglé à In/√3 dans le circuit des enroulements, ou à In sur la ligne ?
• Le verrouillage électrique et mécanique K2–K3 est-il présent ; le circuit de commande a-t-il été essayé à vide avec un appareil de mesure ?
• L'ordre des phases des deux jeux de câbles est-il identique ? Le sens de rotation a-t-il d'abord été vérifié par un court essai ?
• La temporisation a-t-elle été réglée sur machine chargée, selon l'instant où le courant se stabilise en étoile ?
• Le courant de service a-t-il été mesuré sur les trois phases, inférieur au courant de plaque et équilibré ?
• Le conducteur PE est-il raccordé à la vis de terre du moteur et à l'armoire ?

Moteurs de cette puissance

• DRG-180M-2 – 22 kW – 3000 tr/min – carcasse 180M fonte
• DRG-180L-4 – 22 kW – 1500 tr/min – carcasse 180L fonte
• DRG-200L2-6 – 22 kW – 1000 tr/min – carcasse 200L fonte
• DRG-180M-4 – 18,5 kW – 1500 tr/min – carcasse 180M fonte
• DRG-200L-4 – 30 kW – 1500 tr/min – carcasse 200L fonte

Cliquez pour voir les prix actuels et commander ces moteursVOIR LES PRIX →

Questions fréquentes

Combien d'ampères consomme un moteur de 22 kW en étoile-triangle ?

Le DRG-180L-4 à 4 pôles absorbe 41,8 A sur la ligne à pleine charge sous 380 V ; en triangle, ce courant se répartit entre les contacteurs de ligne et de triangle, qui transportent chacun environ 24,1 A. Au démarrage, le courant absorbé au stade étoile est d'environ 108,7 A.

À combien régler le thermique d'un moteur de 22 kW ?

Si le relais est en sortie du contacteur de ligne, dans le circuit des enroulements, il se règle à In/√3 : environ 24,1 A sous 380 V pour le DRG-180L-4. S'il est sur la ligne principale, en amont des contacteurs, il se règle sur le courant de plaque de 41,8 A.

Quel calibre de contacteur pour un étoile-triangle de 22 kW ?

Par le calcul, la valeur AC-3 des contacteurs de ligne et de triangle doit être d'au moins 24,1 A et celle du contacteur étoile d'au moins 13,9 A (DRG-180L-4, 380 V). On ajoute une marge pour les démarrages fréquents et la température de l'armoire ; le calibre exact se prend dans le tableau étoile-triangle du fabricant du contacteur.

Un moteur de 22 kW doit-il démarrer en direct ou en étoile-triangle ?

Le moteur accepte les deux méthodes. Le démarrage direct absorbe environ 326 A ; si le réseau est faible ou si les règles du site limitent le courant de démarrage, l'étoile-triangle le ramène à environ 108,7 A. Si la charge est plus lourde que le couple de démarrage d'environ 95,3 Nm disponible en étoile, il faut envisager un démarreur progressif ou un variateur de fréquence.

Vous pouvez nous envoyer la plaque de votre moteur de 22 kW ou votre projet d'armoire : +90 (542) 666 11 11, [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les informations à jour, parcourez les 120 modèles de notre boutique en ligne.