COMMANDES DE MOTEUR : IMPORTANCE DES DISPOSITIFS DE PROTECTION L

Les moteurs électriques sont utilisés de différentes manières dans les installations résidentielles, commerciales et industrielles. Pour remplir les fonctions qui leur sont assignées, ils doivent être contrôlés et protégés de manière fiable. En effet, les moteurs sont exposés à plusieurs dangers pouvant réduire leur durée de vie. Ils peuvent être endommagés de manière irréparable par des pannes électriques majeures.

Une commande de moteur bien conçue est dotée de dispositifs de protection adéquats. Les principaux risques électriques à prendre en compte sont les suivants :

  • Surcharge
  • Court-circuit et défaut à la terre
  • Blocage au démarrage
  • Déséquilibre des tensions
  • Perte de phase et inversion de phase
  • Sous-tension et surtension

Compte tenu de l’éventail des dangers auxquels ils sont exposés, les moteurs électriques doivent utiliser une combinaison de dispositifs. Vous trouverez dans cet article un aperçu des dispositifs de protection les plus courants.

Dispositifs de protection de circuits moteurs (MCP)

Un dispositif de protection de circuit moteur est un dispositif magnétique qui réagit au courant tiré par un moteur. Ce dispositif offre une protection contre les risques liés aux courants élevés. Par exemple, les courts-circuits, les défauts de mise à la terre et le blocage au démarrage. Le champ magnétique provoqué par ces courants déclenche le MCP, qui déconnecte l’alimentation électrique pour protéger le moteur.

Un MCP ne réagit pas aux surcharges mineures, aux problèmes de tension et aux déséquilibres de phase, car ces événements ne produisent pas de pic de courant. Par conséquent, d’autres dispositifs de protection sont nécessaires pour ces risques électriques.

Relais de surcharge

Une surcharge se produit lorsqu’un moteur électrique consomme un courant continu supérieur à la valeur indiquée sur sa plaque signalétique. Cela entraîne une surchauffe. Même si un courant est légèrement supérieur au courant nominal, il est toujours considéré comme une surcharge.

Un relais de surcharge est un dispositif de protection avec un léger retard dans sa réponse. Il permet d’obtenir des valeurs de courant élevées et de courte durée, comme le courant d’appel au démarrage. Un relais de surcharge déconnecte un moteur lorsqu’une pointe de courant dure plus longtemps que prévu en fonctionnement normal. Les relais de surcharge, selon leur principe de fonctionnement, peuvent être thermiques ou électroniques :

  • Dans un relais de surcharge thermique, une bande bimétallique se dilate avec la chaleur dégagée par un courant élevé. Plus l’intensité du courant augmente, plus la dilatation thermique et la déconnexion du moteur se produisent rapidement.
  • Un relais de surcharge électronique remplit la même fonction, à la différence qu’il mesure directement le courant au lieu de s’appuyer sur la dilatation thermique.

Il est plus précis et insensible à la température ambiante. Cela est dû au fait qu’ils ne dépendent pas de l’expansion thermique. Toutefois, ils sont plus chers que les relais thermiques.

Disjoncteurs de protection de moteurs (MPCB)

Un disjoncteur de protection de moteurs est un dispositif combiné. Il a à la fois une réponse instantanée et une réponse différée. Un MPCB possède un élément de protection magnétique similaire à un MCP. Il coupe le moteur immédiatement en cas de courant élevé. Comme ceux causés par des courts-circuits et des défauts de mise à la terre. Cependant, un MPCB assure également une réponse retardée comme un relais de surcharge. Il peut être thermique ou électronique.

En bref, un MPCB combine les fonctions d’un MCP et d’un relais de surcharge. Des protections supplémentaires sont encore nécessaires pour les problèmes de tension et de phase.

Contrôle de la tension et de la phase

Théoriquement, un moteur triphasé devrait fonctionner à la tension nominale, et les tensions des phases devraient être parfaitement équilibrées. Il est cependant peu probable d’y parvenir dans le cadre de projets réels, et il existe une certaine tolérance aux variations de tension et au déséquilibre des phases :

  • Selon le ministère américain de l’Énergie, la plupart des moteurs sont conçus pour fonctionner  à plus ou moins 10 % de leur tension nominale. Par exemple, si la tension indiquée sur la plaque signalétique est de 220 V, le moteur peut fonctionner de 198 V à 242 V.
  • Un léger déséquilibre de phase est acceptable. Mais la différence entre la tension la plus basse et la plus haute ne doit pas dépasser 4 %.
  • Les sous-tensions, les surtensions et les déséquilibres de phase réduisent la durée de vie des moteurs. Ils causent également des problèmes de performance et de surchauffe.

Les moteurs électriques peuvent également être affectés par le monophasé. Ce phénomène se produit lorsqu’une phase est complètement déconnectée. Un moteur peut continuer à fonctionner dans cet état. Mais il devient instable et ses enroulements surchauffent. De plus, le bruit et les vibrations augmentent avec le monophasé.

Les moteurs peuvent également être affectés par l’inversion de phase. Cette situation se produit lorsque des tensions biphasées sont commutées. Une inversion de phase fait tourner le moteur en sens inverse, et les conséquences dépendent de la charge. Par exemple, un ventilateur déplacera l’air dans la direction opposée. Mais un industriel lourd ayant une mauvaise séquence de phase peut provoquer des accidents graves.

Un relais de surveillance de la tension déconnecte le moteur lorsque sa tension de fonctionnement se situe en dehors de la plage optimale, généralement à plus ou moins 10 % de la tension nominale. D’autre part, un relais de surveillance de phase déconnecte le moteur en réponse à une perte de phase, une inversion et un déséquilibre excessif.

CONCLUSION

Les moteurs électriques ont besoin de commandes et de dispositifs de protection adéquats pour répondre à leurs exigences de performance et de sécurité. De nombreux risques électriques peuvent affecter les moteurs. Il est impossible qu’un seul dispositif de protection puisse répondre à tous les besoins. C’est pourquoi les commandes de moteurs doivent combiner diverses caractéristiques de protection. 

En fonction de l’application, les exigences de protection spécifiques aux moteurs électriques sont définies. Mais en général, ils doivent être protégés contre les variations de tension et les courants excessifs. Pour les moteurs triphasés, les dispositifs de protection doivent également garantir l’équilibre et la séquence correcte des phases.