Plaque signalétique et protection moteur

Lire une plaque signalétique

Voici la plaque d'un moteur triphasé courant, élément par élément :

Sur la plaque	Ce que cela veut dire
4 kW	puissance mécanique utile sur l'arbre, pas la puissance absorbée
Δ 230 V / Y 400 V	triangle sur un réseau de 230 V entre phases, étoile sur un réseau de 400 V (chapitre 4)
13,8 A / 7,9 A	courant nominal en ligne, pour chacun des deux couplages
cos φ 0,82	à pleine charge seulement : bien moins à vide
η 88,6 % ; IE3	rendement à pleine charge et classe d'efficacité (chapitre 6)
1 445 tr/min ; 50 Hz	vitesse à pleine charge : un 4 pôles, synchronisme à 1 500 tr/min
60 Hz : Y 460 V, 4,6 kW, 1 740 tr/min	une ligne à part pour les réseaux 60 Hz
IP55	protégé contre les poussières et les jets d'eau
Cl. F	classe d'isolation du bobinage, sa température maximale
S1	service continu : il peut tourner à 4 kW sans arrêt

Lorsque deux valeurs sont séparées par une barre, la première va avec la première tension, la seconde avec la seconde. La ligne 60 Hz, elle, se lit à part.

Faire parler la plaque

Quelques calculs simples vérifient la plaque et donnent ce qu'elle n'affiche pas.

• Puissance absorbée : Pa = Pu / η = 4 000 / 0,886 ≈ 4 515 W. Les 515 W d'écart sont de la chaleur : un petit radiateur dans le moteur.
• Contrôle du courant : I = Pa / (√3 × U × cos φ) = 4 515 / (1,732 × 400 × 0,82) ≈ 7,9 A. La plaque est cohérente.
• Puissance apparente : S = √3 × 400 × 7,9 ≈ 5,5 kVA, la valeur utile pour un groupe électrogène ou un transformateur.
• Glissement : (1 500 − 1 445) / 1 500 ≈ 3,7 %.

Le couple nominal

Le couple vaut la puissance divisée par la vitesse angulaire : C = P / ω, avec ω = 2 × π × n / 60. C'est ce couple qu'il faut comparer au besoin de la machine. À puissance égale, un 2 pôles à 2 900 tr/min n'en donne que la moitié : d'où le choix du nombre de pôles, ou d'un réducteur (chapitre 3).

Régler la protection

Le thermique, relais ou disjoncteur-moteur, se règle sur l'intensité nominale de la plaque, pour le couplage utilisé : ici 7,9 A sur un réseau 400 V, couplage étoile.

• Régler sur 13,8 A, la valeur du triangle : le moteur peut griller sans que rien ne déclenche.
• Remonter le réglage « parce que ça déclenche » : le déclenchement signale un problème, une surcharge, une phase manquante, une tension trop basse.
• Démarrage étoile-triangle d'un moteur 400 / 690 V : lorsque le relais est placé dans les enroulements, il voit le courant d'un enroulement et se règle à In / √3 (cours sur les démarrages, en bas de page).
• Classe de déclenchement : classe 10 pour un démarrage ordinaire, classe 20 ou 30 pour une machine lourde à lancer, comme un gros ventilateur, qui met plus longtemps à atteindre sa vitesse.

Le magnétique

Au démarrage direct, le moteur appelle 6 à 7 fois In : environ 7 × 7,9 ≈ 55 A pendant quelques secondes, avec une pointe plus forte encore à la mise sous tension.

• Un disjoncteur-moteur a un magnétique prévu pour cela ;
• un disjoncteur modulaire courbe C peut déclencher au démarrage : on choisit alors une courbe D.

Le câble se dimensionne sur In, selon le mode de pose et la longueur, sans oublier la chute de tension au démarrage : un moteur qui démarre sous une tension trop basse peine et chauffe.

Tension, fréquence et variateur

Une tension trop basse ne soulage pas le moteur : pour fournir le même couple, il glisse davantage et appelle plus de courant. Il chauffe. On admet en général quelques pour cent d'écart autour de la tension de la plaque.

Un moteur 50 Hz sur un réseau 60 Hz tourne 20 % plus vite : 1 740 tr/min au lieu de 1 445. Si la tension monte dans le même rapport (460 V au lieu de 400 V), le rapport tension / fréquence est conservé et le moteur donne un peu plus de puissance : c'est la ligne 60 Hz de la plaque. Sous 400 V seulement à 60 Hz, son couple disponible diminue.

Le cas du variateur monophasé

Un petit variateur alimenté en 230 V monophasé fournit en sortie un triphasé de 3 × 230 V. Le moteur 230 / 400 V se couple alors en triangle, même s'il était en étoile sur le réseau 400 V de l'atelier.

• Variateur 230 V monophasé : moteur 230 / 400 V en triangle ;
• variateur 400 V triphasé : le même moteur en étoile ;
• un moteur 400 / 690 V ne donnera pas sa puissance sur un variateur 230 V.

Au-dessus de 50 Hz, le variateur ne peut plus augmenter la tension : le couple diminue à mesure que la vitesse monte. À basse vitesse, le ventilateur calé sur l'arbre ne refroidit presque plus (voir le paramétrage du variateur, en bas de page).

Échauffement, protection IP et service

La classe d'isolation fixe la température maximale du bobinageClasse B : 130 °C ; classe F : 155 °C ; classe H : 180 °C. Valeurs à vérifier dans la norme en vigueur.. Beaucoup de moteurs sont isolés en classe F mais conçus pour chauffer moins : c'est leur marge.

• Déclassement : au-delà d'environ 40 °C ambiants ou de 1 000 m d'altitude, où l'air plus léger refroidit moins, la puissance admissible baisse : voir le catalogue du fabricant.
• IP : le premier chiffre concerne les poussières et les corps solides, le second l'eau. IP55 : poussières et jets d'eau. Un moteur IP23 n'a rien à faire dehors.
• Service : S1 est un service continu. Les démarrages fréquents chauffent énormément : sous 7 fois In, les pertes Joule sont environ 49 fois plus fortes.

Ce que le thermique ne voit pas

Le relais thermique mesure le courant, pas la température. Un moteur aux ailettes encrassées, ou qui tourne lentement sur variateur, peut surchauffer à courant normal. Des sondes CTP noyées dans le bobinage, reliées à un relais ou au variateur, arrêtent alors le moteur avant les dégâts.

• Garder les ailettes et le capot de ventilation propres ;
• en local humide, contrôler l'isolement avant la remise en service (chapitre 5).

Remplacer un moteur

Le moteur de remplacement doit avoir la même puissance, la même vitesse (le même nombre de pôles) et une tension compatible avec le réseau. Mais aussi s'adapter mécaniquement :

• La forme de fixation : à pattes, à bride à trous lisses ou à bride taraudée (désignations B3, B5 et B14) ;
• la hauteur d'axe : la distance en millimètres entre l'axe et le dessous des pattes, par exemple 112. Les dimensions de fixation et de bout d'arbre sont normalisées : un moteur de même hauteur d'axe et de même forme se monte à la place, quel que soit le fabricant.

Rendement et surdimensionnement

• Un moteur neuf doit atteindre un rendement minimalRèglement européen : IE3 pour la plupart des moteurs de 0,75 à 1 000 kW, IE4 pour ceux de 75 à 200 kW. Seuils et dates à vérifier dans la réglementation en vigueur. imposé par la réglementation.
• Un moteur plus efficace glisse moins, donc tourne un peu plus vite : sur une pompe ou un ventilateur, dont la puissance croît très vite avec la vitesse, le gain attendu peut en partie disparaître.
• Ne pas surdimensionner : à demi-charge, le cos φ et le rendement baissent (chapitre 6 et cours sur la puissance en monophasé).

Avant la remise en service : contrôle de l'isolement, serrage des barrettes de couplage, réglage du thermique, puis vérification du sens de rotation, en inversant deux phases s'il le faut (chapitre 3).