Le démarrage étoile triangle est très utilisé en électrotechnique pour la mise en route des moteurs électriques asynchrones triphasés. Ce dispositif est employé afin de diminuer les "risques" du démarrage direct. En effet, l'intensité du courant au démarrage (en direct) est très importante vis à vis du courant nominal du moteur (environ 5 à 7 fois l'intensité nominale). Sur les gros moteurs ces courants importants entraînent des surcharges sur les lignes d'alimentations (fils, câbles, bornes) et sur les appareils de protection et de commande (fusible, sectionneur, contacteur, relais thermique...) d'ou une usure, voir une destruction, prématurée des composants du démarreur.
Nous observons qu'au moment du démarrage les valeurs de I et de C sont respectivement 7 et 2 fois plus grandes que leur valeur en régime établi.
Voir le schéma du démarrage direct (fichier pdf format A4). Voir le schéma du démarrage direct deux sens de marche (fichier pdf format A4).
Pour réduire l'intensité au démarrage du moteur, l'étude du rapports I Triangle/I Etoile (voir cours démarrage étoile-triangle) nous montre qu'il serait préférable de démarrer un moteur (asynchrone triphasé à rotor en court circuit) en le couplant en étoile.
Par contre si l'on veut exploiter le couple et la puissance maximum du moteur il faut le brancher en triangle.
Le couplage en étoile des enroulements est réalisé en mettant en place des barettes de couplage entre les bornes X, Y et Z.
Pour le couplage en triangle, trois barettes sont installées pour coupler les bornes UZ, VX et WY.
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L'intensité absorbée (proportionnelle à la tension appliquée) est le 1/3 de celle qu'absorberait le moteur s'il démarrait directement en triangle. La valeur de la pointe de l'intensité atteint en général deux fois l'intensité nominale.
Le couple au démarrage (proportionnel au carré de la tension appliquée) et le couple maximum en étoile sont ramenés au 1/3 des valeurs obtenues en démarrage direct. La valeur du couple de démarrage atteint en général 0,5 fois le couple nominal.
Coupure (passage étoile triangle) :
Le temps de passage entre les deux couplages doit être très bref.
Couplage triangle :
Un deuxième appel de courant se manifeste ; il est fonction de la durée du couplage étoile et peut atteindre la valeur de pointe du démarrage direct. Cette pointe de courte durée provient du fait que les forces électromotrices qui subsistent au stator lors du couplage triangle ne sont pas en opposition de phase avec les tensions de ligne.
Le couple subit une forte pointe pour retomber rapidement à sa valeur nominale.
La commande est effectuer par des boutons poussoirs momentanés (S1 et S2).
Une impulsion sur le bouton poussoir MARCHE (S2) met la bobine du contacteur étoile (KM1) sous tension et ferme son contact ; ce dernier alimente KM2 le contacteur de ligne. Le contact KM2 étant maintenant fermé, il auto alimente la bobine KM2, démarre le cycle de la temporisation et permet l'auto maintient du contacteur KM1. Nous pouvons noter qu'un contact de KM1 interdit la mise sous tension de KM3.
Dans cette phase le moteur est couplé en étoile et prend de la vitesse.
La temps préréglé du dispositif de temporisation s'écoule et les contacts de la temporisation se déclenchent.
La bobine KM1 n'est plus alimentée (le contact NC temporisé KM2 s'ouvre) et de ce fait autorise l'alimentation de KM3 conjointement avec le contact NO de temporisation KM2.
KM3 s'enclenche et permet au couplage triangle d'être effectif.
Nous pouvons noter qu'un contact de KM3 interdit la mise sous tension de KM1 (ce dispositif est un ou exclusif appelé verrouillage électrique).
Une impulsion sur le bouton poussoir S1 (BP ARRET) arrête le moteur.
Exemple d'un schéma du circuit de puissance :
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Cas du démarrage direct
Si nous relevons les valeurs de l'intensité (I) d'un courant et du couple (C) d'un moteur triphasé au moment du démarrage, nous obtenons les courbes suivantes.Nous observons qu'au moment du démarrage les valeurs de I et de C sont respectivement 7 et 2 fois plus grandes que leur valeur en régime établi.
Voir le schéma du démarrage direct (fichier pdf format A4). Voir le schéma du démarrage direct deux sens de marche (fichier pdf format A4).
Pour réduire l'intensité au démarrage du moteur, l'étude du rapports I Triangle/I Etoile (voir cours démarrage étoile-triangle) nous montre qu'il serait préférable de démarrer un moteur (asynchrone triphasé à rotor en court circuit) en le couplant en étoile.
Par contre si l'on veut exploiter le couple et la puissance maximum du moteur il faut le brancher en triangle.
Normalisation de la plaque à borne
La plaque à borne du moteur comporte six bornes sur lequelles sont connectées les enroulements du stator (par construction du fabricant). L'image ci-dessous décris la disposition "croisée" des enroulements et donne l'appelation des bornes, soit X, Y, Z et U, V, W sur lesquelles l'arrivée de l'alimentation électrique se fait.Le couplage en étoile des enroulements est réalisé en mettant en place des barettes de couplage entre les bornes X, Y et Z.
Pour le couplage en triangle, trois barettes sont installées pour coupler les bornes UZ, VX et WY.
Le démarrage étoile triangle
Conditions à remplir
- Le couplage triangle doit correspondre à la tension du réseau,
- Le démarrage du moteur doit se faire en deux temps,
- Premier temps : couplage des enroulements en étoile et mise sous tension,
- Deuxième temps : suppression du couplage étoile, immédiatement suivie du couplage triangle.
Analyse du fonctionnement au démarrage
Au démarrage le moteur est couplé en étoile. La tension appliquée sur une phase est réduite, soit.L'intensité absorbée (proportionnelle à la tension appliquée) est le 1/3 de celle qu'absorberait le moteur s'il démarrait directement en triangle. La valeur de la pointe de l'intensité atteint en général deux fois l'intensité nominale.
Le couple au démarrage (proportionnel au carré de la tension appliquée) et le couple maximum en étoile sont ramenés au 1/3 des valeurs obtenues en démarrage direct. La valeur du couple de démarrage atteint en général 0,5 fois le couple nominal.
Coupure (passage étoile triangle) :
Le temps de passage entre les deux couplages doit être très bref.
Couplage triangle :
Un deuxième appel de courant se manifeste ; il est fonction de la durée du couplage étoile et peut atteindre la valeur de pointe du démarrage direct. Cette pointe de courte durée provient du fait que les forces électromotrices qui subsistent au stator lors du couplage triangle ne sont pas en opposition de phase avec les tensions de ligne.
Le couple subit une forte pointe pour retomber rapidement à sa valeur nominale.
Commande automatique d'un démarrage étoile triangle
Exemple d'un schéma du circuit de commande :La commande est effectuer par des boutons poussoirs momentanés (S1 et S2).
Une impulsion sur le bouton poussoir MARCHE (S2) met la bobine du contacteur étoile (KM1) sous tension et ferme son contact ; ce dernier alimente KM2 le contacteur de ligne. Le contact KM2 étant maintenant fermé, il auto alimente la bobine KM2, démarre le cycle de la temporisation et permet l'auto maintient du contacteur KM1. Nous pouvons noter qu'un contact de KM1 interdit la mise sous tension de KM3.
Dans cette phase le moteur est couplé en étoile et prend de la vitesse.
La temps préréglé du dispositif de temporisation s'écoule et les contacts de la temporisation se déclenchent.
La bobine KM1 n'est plus alimentée (le contact NC temporisé KM2 s'ouvre) et de ce fait autorise l'alimentation de KM3 conjointement avec le contact NO de temporisation KM2.
KM3 s'enclenche et permet au couplage triangle d'être effectif.
Nous pouvons noter qu'un contact de KM3 interdit la mise sous tension de KM1 (ce dispositif est un ou exclusif appelé verrouillage électrique).
Une impulsion sur le bouton poussoir S1 (BP ARRET) arrête le moteur.
Exemple d'un schéma du circuit de puissance :
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