Tout comprendre sur le moteur asynchrone
Le moteur asynchrone à cage d'écureuil est l'un des récepteurs les plus répandus dans l'industrie et le bâtiment : pompes, ventilateurs, compresseurs, machines-outils. Sa robustesse et son coût modéré expliquent qu'il représente environ 70 % de l'énergie électrique consommée dans l'industrie.
Puissance utile, absorbée, apparente : ne pas confondre
- Puissance utile P_n (kW) : puissance mécanique disponible sur l'arbre. C'est la valeur inscrite sur la plaque signalétique (ex : 4 kW).
- Puissance absorbée P_abs (kW) : puissance électrique active consommée au réseau, supérieure à P_n à cause du rendement (P_abs = P_n / η).
- Puissance apparente S (kVA) : produit U × I (pondéré par √3 en tri), elle inclut la part réactive ; S = P_abs / cos φ.
- Puissance réactive Q (kVAR) : part magnétisante, non productive, à compenser pour limiter le surdimensionnement et les pénalités.
Vitesse synchrone et glissement
La vitesse synchrone N_s (tr/min) du champ tournant vaut 120·f / p, où p est le nombre de pôles. Un moteur asynchrone tourne légèrement en deçà : la différence relative s'appelle le glissement g, typiquement de 2 à 5 % en régime nominal. Un glissement supérieur à 10 % indique un fonctionnement anormal (charge excessive, sous-tension).
Guide de la méthode de calcul
Notre moteur de calcul applique strictement les formules IEC 60034-1. Les choix de protection et de câblage suivent les bonnes pratiques NF C 15-100 et IEC 60947-4-1, mais restent indicatifs.
Courant nominal — triphasé
U est la tension entre phases ; cos φ et η sont lus sur la plaque signalétique.
- In : courant nominal de ligne (A)
- Pabs : puissance électrique absorbée (W)
- Pn : puissance utile plaque (W)
- U : tension entre phases (V)
- cos φ : facteur de puissance (sans unité)
- η : rendement du moteur (sans unité)
Courant nominal — monophasé
U est la tension phase-neutre.
- In : courant nominal (A)
- Pabs : puissance électrique absorbée (W)
- U : tension phase-neutre (V)
- cos φ : facteur de puissance (sans unité)
Couple nominal et démarrage
Le couple de démarrage est typiquement de 2 à 2,5 × Cn (catégorie N IEC 60034-12), divisé par 3 en démarrage Y-Δ.
- Cn : couple nominal (N·m)
- Pn : puissance utile (kW)
- N : vitesse de rotation (tr/min)
- 9550 : constante de conversion (kW → N·m·tr/min)
Vitesse synchrone et glissement
p est le nombre de pôles de la machine, f la fréquence du réseau.
- Ns : vitesse synchrone du champ tournant (tr/min)
- N : vitesse réelle de l'arbre (tr/min)
- f : fréquence du réseau (Hz)
- p : nombre de pôles (sans unité)
- g : glissement (sans unité, exprimé en %)
Couplage Y / Δ
Couplage Y : tension par enroulement = U/√3, courant par enroulement = Iligne. Couplage Δ : tension par enroulement = U, courant par enroulement = Iligne / √3.
- U : tension entre phases du réseau (V)
- Uenr : tension aux bornes d'un enroulement (V)
- Iligne : courant de ligne (A)
- Ienr : courant dans un enroulement (A)
Compensation cos φ
Capacité du condensateur (mono ou couplage Δ). Pour un couplage Y, on divise la valeur par 3.
- Qc : puissance réactive du condensateur (VAR)
- Pabs : puissance active absorbée (W)
- φactuel / φcible : déphasages avant/après compensation (rad)
- C : capacité du condensateur (F)
- f : fréquence du réseau (Hz)
- U : tension aux bornes du condensateur (V)
Conseils pratiques d'installation
Vérifier la plaque
Toujours commencer par identifier U_plaque, Pn, η, cos φ, N et nombre de pôles. Une lecture erronée fausse tout le dimensionnement.
Choix du démarrage
Pour Pn > 5,5 kW, privilégier Y-Δ, soft starter ou variateur afin de limiter l'appel de courant et la chute de tension réseau.
Protection moteur
Régler le relais thermique entre 1,0 et 1,15 × In. Choisir un disjoncteur magnéto-thermique courbe D pour ne pas déclencher sur l'appel de courant au démarrage.
Section de câble
La table indicative (PVC, B1, 30 °C) doit être recalculée en fonction de la longueur et de la chute de tension (max 3 % en utilisation, 5 % au démarrage).
Compensation
Monter les condensateurs en aval du sectionneur, jamais en amont d'un variateur. Dimensionner légèrement en dessous de Qc pour éviter le surcompensé en charge réduite.
Questions Fréquentes (FAQ)
Liens utiles
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