Le couplage d’un moteur électrique est essentiel afin d’éviter de l’endommager et même de le détruire. Le branchement en étoile ou en triangle implique différemment les enroulements. Selon le type de moteur installé, la tension entre les phases du réseau détermine le couplage des enroulements des moteurs. 

La plaque signalétique des moteurs informe sur le diagramme de connexion. Chaque plaque à bornes est normalisée et chaque bornier dispose généralement de six bornes et 3 barrettes de couplage. Le positionnement de ces barrettes sera fonction du couplage en étoile ou en triangle.

Un article proposé par WEG.

1/ Les différents types de moteurs

Au cours des dernières décennies, différentes technologies ont été développées. Une large gamme de moteurs électriques répond aujourd’hui à tous types d’applications. Si un moteur synchrone n’a pas besoin de couplage spécifique, il en va autrement pour un moteur asynchrone triphasé. En effet, le type de couplage, en triangle ou étoile, est à définir selon plusieurs paramètres dont, par exemple, la puissance nécessaire au démarrage.

Le moteur synchrone triphasé pour un haut rendement

L’efficacité énergétique des moteurs synchrones triphasés ne cesse de s’améliorer. Le champ magnétique créé de façon autonome par les aimants permanents, sans la nécessité d’un courant induit, supprime les pertes fer et les pertes par effet Joule dans le rotor. La réduction des différentes pertes permet d’augmenter les performances du système. Le rendement est égal au rapport de la puissance utile sur la puissance absorbée sur le réseau électrique.

Le rotor d’un moteur synchrone peut être composé d’aimants permanents ou d’un enroulement d’excitation. Ce dernier doit être alimenté en courant continu. Lorsque la vitesse de rotation du rotor atteint celle du réseau, on parle alors de synchronisme.

Couplé à un variateur de fréquence, un moteur synchrone a un rendement énergétique élevé et un couple constant sur toute la plage de fonctionnement.

La commutation électronique allie compacité et efficacité

Les bobines d’un moteur à commutation électronique sont, comme son nom l’indique, contrôlées électroniquement. Ce type de moteurs, également appelé « brushless » n’utilise pas de balais. L’absence de balais limite l’usure. Le plein fonctionnement de la machine est ainsi conservé et la maintenance réduite. Une commande électronique adapte la fréquence de commutation à la tension d’alimentation.

Ce moteur à commutation électronique est de type synchrone, à l’instar des moteurs synchrones à aimants permanents, ce moteur possède un rotor équipé d’aimants permanents. Le fonctionnement entre ces deux technologies est proche.

Le démarrage des moteurs asynchrones monophasés et triphasés

L’alimentation d’un moteur asynchrone peut être monophasée ou triphasée (tri) selon le type de réseau électrique en présence. Les trois enroulements monophasés des moteurs triphasés sont décalés de 120 °. Les trois champs magnétiques produits diffèrent. Le champ tournant produit par l’enroulement du stator simule la présence et l’alimentation d’une seule paire de pôles.

(Grosso modo : 2 enroulements représentent un pôle, le 3^ème le 2^ème pôle ; lors du défilement des phases il y a toujours cette logique. Si on appelle A, B et C les enroulements les pôles sont successivement au cours d’une rotation des phases : pôle A+B et pôle C puis A et B+C puis B et C+A)

Un moteur asynchrone monophasé nécessite un condensateur pour le déphasage. Il peut être permanent et rester connecté tout au long du fonctionnement ou seulement employé lors de la phase de démarrage. Le couple de démarrage avec ce dernier type de condensateur est plus élevé qu’avec un condensateur permanent.

2/ Les différents couplages des moteurs électriques

Deux types de couplage moteur s’imposent pour les moteurs asynchrones triphasés (tri) même si un couplage étoile-triangle ou Dahlander sont possibles. Le bon couplage permet au moteur de fonctionner en toute sécurité et de façon optimale. Comment bien choisir son couplage en étoile ou en triangle selon la tension du réseau ?

Couplage étoile VS couplage triangle : une histoire de tension

Les barrettes conduisent la tension entre toutes les phases. Les enroulements au stator définissent la tension nominale. Par exemple, la plus petite tension (ou tension maximale supportable pour chaque enroulement) est de 230V pour un moteur 230/400V et de 400V pour un moteur 400/690V. Inversement, la plus grande tension supportée par deux enroulements est respectivement de 400V et 690V.

Les moteurs asynchrones triphasés couplés en triangle : Câblé en triangle, chaque enroulement est connecté en série et forme un triangle. Les trois extrémités du triangle sont connectées aux trois phases de la source d’alimentation pour les moteurs triphasés asynchrones. Les enroulements sont donc alimentés par une tension composée. Exemple d’un moteur plaqué 230/400V

Les moteurs asynchrones triphasés couplés en étoile : Le couplage en étoile relie les extrémités des bobines à un point neutre créé artificiellement, un enroulement est donc alimenté par une tension simple. La tension appliquée aux enroulements est divisée par la racine de 3. Par rapport à un couplage triangle, le couplage en étoile réduit la tension présente dans chacune des bobines.

Dans cet exemple : on retrouve 400V entre phase et 230V entre la phase et le neutre commun. 400V / √3 = 230V

Le couplage d’un moteur monophasé 

Un moteur monophasé, qu’il soit à induction ou universel, ne nécessite pas de couplage en étoile ou en triangle du fait de son type d’alimentation. En effet, une seule phase de courant alternatif alimente un moteur monophasé. Le branchement des fils d’alimentation depuis un réseau monophasé est donc simple. Seule la tension doit être vérifiée afin que la tension d’alimentation corresponde à la tension nominale du moteur.

Le couplage Dahlander ou à enroulements séparés

Si votre application nécessite deux vitesses de rotation différentes, le couplage Dahlander ou à enroulements séparés est une solution adaptée.

Un couplage Dahlander permet, grâce à une commutation des connexions, l’obtention de deux vitesses : une vitesse élevée et une vitesse basse. Dans cette configuration, la vitesse basse est égale à la moitié de la vitesse haute. Il y a donc un rapport de 1 pour 2 lorsqu’on utilise un couplage Dahlander tel que 1500 tr/min en vitesse basse et 3000 tr/min en vitesse haute.

Un couplage à enroulements séparés offre, lui, plus de flexibilité. Contrairement au Dahlander, ce couplage utilise deux enroulements distincts et offre donc deux vitesses distinctes sans la nécessité d’un rapport de 1 sur 2.

Le démarrage étoile/triangle des moteurs asynchrones triphasés

Avec ce type de couplage, le démarrage se fait en deux phases :

• un couplage en étoile initial durant quelques secondes
• puis un couplage en triangle.

Cette solution peut être pertinente pour certaines applications impliquant des moteurs électriques asynchrones triphasés nécessitant une réduction du courant de démarrage pour limiter les contraintes mécaniques du moteur. Une fois la phase de démarrage terminée, le moteur bascule sur un couplage triangle pour obtenir le couple nécessaire à l’application et atteindre sa vitesse nominale.

Un démarrage en couplage étoile protège le moteur et le réseau. Le couplage triangle, lors du fonctionnement, assure des performances optimales pour le moteur et son application.

3/ La plaque signalétique et le schéma de câblage

La plaque signalétique est la carte d’identité d’un moteur. Elle renseigne sur toutes ses caractéristiques principales. Les tensions sont indiquées en deuxième ligne (point 3). Le diagramme de connexion est inscrit en bas de la plaque signalétique (point 22). Les couplages sont également indiqués à côté de chacune des tensions.

Le schéma du câblage pour un couplage en étoile présente des barrettes conductrices horizontales au niveau des enroulements statoriques. Les barrettes conductrices sont présentées verticalement sur le schéma d’un couplage en triangle.

Pour plus d’informations sur le couplage de votre moteur électrique, nos équipes techniques et commerciales sont à votre écoute. Elles vous guideront tant au choix de votre moteur, de son couplage et à la sélection d’un variateur de fréquence si votre application le nécessite.