Inverseur de sens pour moteur triphasé : câblage des contacteurs, verrouillage et choix du moteur

Pour faire tourner un moteur triphasé dans les deux sens, on utilise deux contacteurs : K1 raccorde le moteur au réseau dans l’ordre L1-L2-L3, tandis que K2 le raccorde en inversant deux phases (généralement L1 et L3) ; quand l’ordre des phases change, le champ tournant et le sens de rotation du moteur s’inversent. Si les deux contacteurs se ferment en même temps, deux phases sont mises en court-circuit direct : c’est pourquoi le circuit comporte un verrouillage électrique et un verrouillage mécanique, et le moteur est arrêté avec le bouton ARRÊT avant tout changement de sens. Par exemple, un moteur de 4 kW à 1500 tr/min absorbe 7,95 A sous 400 V ; à chaque inversion, le contacteur établit et coupe 7,8 fois cette valeur, soit environ 62 A : le contacteur se choisit donc selon sa catégorie d’emploi et pas seulement selon le courant du moteur.

La sécurité d’abord : le montage de l’armoire, le câblage de commande et la mise en service doivent être confiés à un électricien qualifié. Avant de modifier un raccordement, coupez et consignez les fusibles et vérifiez par mesure l’absence de tension. Cet article explique la logique du circuit et le choix du moteur et des contacteurs pour les machines qui inversent souvent ; vous trouverez les moteurs adaptés par puissance et vitesse sur la page Acheter un moteur électrique en ligne.

Si vous cherchez pourquoi un moteur tourne à l’envers ou comment changer ponctuellement le sens aux bornes, voyez pourquoi un moteur électrique tourne à l’envers et changer le sens de rotation d’un moteur ; ici, on traite la marche avant-arrière répétée par circuit de commande.

Circuit de puissance : inversion des phases par deux contacteurs

Dans le circuit de puissance, le réseau passe d’abord par un disjoncteur moteur, ou des fusibles et un relais thermique, puis se répartit en parallèle vers les deux contacteurs. Les sorties des contacteurs se rejoignent aux bornes du moteur. La seule différence est le croisement en sortie de K2 :

L2 va sur V1 dans les deux sens ; L1 et L3 sont permutées dans K2. Faire tourner les trois phases ne change pas le sens, cela décale seulement l’ordre. Le relais thermique doit être placé sur l’alimentation commune ou la sortie moteur commune des contacteurs afin de surveiller le même courant dans les deux sens. Le pontage étoile ou triangle de la boîte à bornes ne dépend pas du sens : les moteurs 230/400 V comme le DRG-100L2-4 se couplent en étoile sur un réseau 400 V, les moteurs 400/690 V comme le DRG-112M-4 se couplent en triangle sous 400 V.

Circuit de commande : logique des boutons AVANT-ARRÊT-ARRIÈRE

Le circuit de commande est alimenté par une seule phase protégée par fusible (ou par un transformateur de commande), et chaque branche de bobine comporte les éléments suivants en série.

Le contact d’auto-maintien garde la bobine alimentée une fois le bouton relâché. Les contacts NF croisés de K1 et K2 dans le circuit de commande forment le « verrouillage électrique » : quand l’un est fermé, la branche de bobine de l’autre est ouverte. Le second verrouillage, réalisé avec les contacts NF des boutons, est appelé « verrouillage par boutons » ; un appui sur ARRIÈRE ouvre d’abord la branche avant.

Verrouillage électrique et mécanique ensemble

Le verrouillage électrique seul ne suffit pas : un contacteur aux contacts soudés peut rester fermé même bobine relâchée, ou se fermer mécaniquement sous l’effet des vibrations. Le verrouillage mécanique est une pièce montée entre les deux contacteurs qui empêche physiquement l’un de se fermer tant que les contacts de l’autre sont fermés. En combinant les deux méthodes, un défaut unique ne peut pas se transformer en court-circuit entre phases.

Inverser sans passer par ARRÊT : le freinage par contre-courant

Dans un circuit à verrouillage par boutons, si l’on appuie sur ARRIÈRE pendant que le moteur tourne en avant, K1 retombe, K2 se ferme aussitôt et le moteur est raccordé à un champ inverse alors qu’il tourne encore en avant. C’est le freinage par contre-courant. Le moteur est d’abord freiné jusqu’à l’arrêt, puis accélère en sens inverse ; pendant tout ce temps le courant reste au niveau du courant de démarrage, et y reste proche jusqu’à l’approche de l’arrêt.

• Contacteur : il établit et coupe le courant de démarrage ; les contacts s’usent vite sous l’arc et peuvent se souder.
• Moteur : le bobinage et le rotor absorbent beaucoup de chaleur en peu de temps ; répété souvent, le thermique déclenche ou l’isolation vieillit.
• Mécanique : accouplement, clavette, dentures du réducteur, courroie et machine subissent un choc de couple brutal.

C’est pourquoi, en pratique courante, le changement de sens ne se fait que par ARRÊT : au lieu du verrouillage par boutons, chaque bouton de sens a pour condition préalable « moteur arrêté ». Si l’inertie est élevée (volant lourd, long convoyeur), la branche de bobine est retenue par un relais temporisé ou un signal de vitesse nulle jusqu’à l’arrêt complet. Si le freinage par contre-courant doit être utilisé volontairement, le moteur et le contacteur doivent être choisis pour ce service et l’accord du constructeur de la machine obtenu.

Charges qui inversent souvent : portails, chariots de pont roulant, mélangeurs

Si l’inversion est occasionnelle (convoyeur dont le sens est réglé quelques fois par jour, vidange de pompe avec choix de sens), le circuit et le moteur ne diffèrent pas d’un fonctionnement normal. Le problème commence sur les machines où le sens change très souvent ou où le moteur démarre et s’arrête à intervalles courts :

• Portails et portes coulissantes : un démarrage à chaque ouverture et fermeture, généralement un petit motoréducteur ; les fins de course doivent être en série dans les branches K1 et K2.
• Chariots et translation de pont roulant : l’opérateur donne de brèves impulsions pour se positionner (marche par à-coups) ; le contacteur établit et coupe le courant de démarrage à chaque impulsion.
• Mélangeurs et tambours de lavage : le sens est inversé à intervalles réguliers ; le programme doit prévoir une pause entre les deux sens.

Sur ces charges, l’échauffement du moteur dépend du nombre de démarrages. Un moteur à courant nominal et rapport Is/In plus élevés produit plus de chaleur à chaque démarrage ; pour un service à démarrages fréquents, choisir une taille de puissance et de carcasse au-dessus laisse une marge thermique au bobinage. Si le nombre de démarrages est très élevé, inverser le sens par variateur de fréquence (accélération et décélération en rampe) supprime l’usure des contacteurs et le choc mécanique.

Choix du contacteur et du thermique : les notions AC-3 et AC-4

Le courant assigné d’un contacteur est donné par catégorie d’emploi. AC-3 correspond au démarrage d’un moteur asynchrone à cage et à sa coupure en marche : le contacteur établit le courant de démarrage mais coupe le courant nominal. AC-4 correspond à la coupure avant que le moteur ait accéléré, à la marche par à-coups et au contre-courant : le contacteur établit et coupe le courant de démarrage. Le courant AC-4 d’un même contacteur est nettement inférieur à son courant AC-3.

• Pour une inversion occasionnelle, le courant AC-3 des deux contacteurs doit être supérieur au courant nominal du moteur à la tension du réseau.
• En cas d’à-coups ou de contre-courant, on retient le courant AC-4 donné par le fabricant du contacteur ; il doit lui aussi être supérieur au courant du moteur.
• La tension de bobine du contacteur doit correspondre à la tension de commande (par ex. 230 V CA ou la sortie du transformateur de commande).
• Le relais thermique est placé là où il surveille les deux sens et réglé au courant de plaque du moteur à la tension du réseau. Pour le DRG-112M-4, 7,95 A sous 400 V et 8,37 A sous 380 V ; pour le DRG-100L2-4, 6,02 A sous 400 V et 6,34 A sous 380 V.

Vous pouvez vérifier le calibre du contacteur et du thermique avec l’outil sélection relais thermique, fusible et contacteur, et les courants des autres puissances avec le tableau des courants moteur.

Moteurs DRG pour marche avant-arrière : tableau courant et logique de contacteur

Les valeurs de courant, Is/In et vitesse du tableau sont des données du catalogue DRG ; la colonne courant de démarrage est le courant nominal sous 400 V multiplié par Is/In. Les deux dernières colonnes donnent le critère de choix du contacteur sans chiffre imposé : le courant de la catégorie concernée, dans le catalogue du contacteur choisi, doit être supérieur au courant moteur indiqué ici.

Les moteurs à quatre pôles de la classe 1500 tr/min sont le choix le plus courant pour les entraînements de portail, de translation et de mélangeur avec réducteur ; les versions en aluminium des mêmes modèles sont aussi dans la boutique.

Liste de contrôle de mise en service

• Dans le circuit de puissance, vérifiez le croisement en sortie de K2 (L1↔L3) et que L2 arrive sur la même borne dans les deux sens.
• Avant mise sous tension, moteur raccordé, essayez de fermer K1 et K2 en même temps à la main (bouton de test) ; le verrouillage mécanique doit l’empêcher.
• Vérifiez à l’appareil de mesure que chaque branche de bobine du circuit de commande comporte le contact NF du contacteur opposé.
• Faites le premier essai moteur désaccouplé ; comparez le sens AVANT avec celui attendu par la machine et, s’il est faux, permutez deux phases dans le câble moteur, et non aux entrées de K1 et K2.
• Réglez le relais thermique au courant de plaque ; vérifiez avec son bouton de test que son contact coupe les deux branches.
• Sur les entraînements de portail et de translation, vérifiez moteur en marche que les fins de course coupent la branche du sens concerné.
• Appuyez sur ARRIÈRE moteur en marche : si le circuit est conçu pour n’inverser que par ARRÊT, le moteur ne doit pas passer dans l’autre sens.

Moteurs de cette puissance

Modèles à quatre pôles couramment utilisés sur les machines à commande avant-arrière :

• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L fonte
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L fonte
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M fonte
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S fonte
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte

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Questions fréquentes

Comment inverser le sens d’un moteur triphasé ?

On permute deux des trois phases qui alimentent le moteur. Pour un changement définitif, cela se fait dans le câble moteur ; si des inversions fréquentes sont nécessaires, on réalise un circuit inverseur à deux contacteurs dans lequel K2 raccorde le moteur avec deux phases croisées.

Pourquoi un verrouillage est-il nécessaire dans un inverseur ?

Si les deux contacteurs se ferment en même temps, deux phases sont reliées directement et il y a court-circuit. Le verrouillage électrique (contact NF du contacteur opposé) et le verrouillage mécanique sont utilisés ensemble pour qu’un défaut unique ne devienne pas un court-circuit.

Que se passe-t-il si l’on inverse un moteur encore en rotation ?

Il y a freinage par contre-courant : le moteur absorbe un courant de l’ordre du courant de démarrage jusqu’à l’arrêt, les contacts du contacteur s’usent, l’accouplement et le réducteur subissent un choc. Sur le DRG-112M-4 de 4 kW, ce courant est d’environ 62 A sous 400 V. C’est pourquoi le changement de sens doit passer par ARRÊT, une fois le moteur arrêté.

Où placer le thermique dans un inverseur et à quelle valeur le régler ?

Le relais thermique se place sur l’alimentation commune ou la sortie moteur commune des deux contacteurs, afin de protéger les deux sens ; son contact NF est câblé en série dans la branche commune du circuit de commande. Le réglage est le courant de plaque du moteur à la tension du réseau ; 7,95 A sous 400 V pour le DRG-112M-4.

Contactez-nous pour choisir le moteur et la carcasse adaptés à votre machine : téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact https://drgmotor.com/fr/contact. DRG Motor est fabricant et fournisseur de moteurs électriques ; vous pouvez commander directement parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne.