Comment régler un relais temporel étoile-triangle pour le démarrage d’un moteur : délai de transition et notions de base du câblage ?

Q : Comment régler un relais temporisé étoile-triangle pour le démarrage d’un moteur : délai de transition et principes de câblage ?

Le temps relais détermine la durée pendant laquelle le moteur accélère en étoile avant que le démarreur ne le reconnecte en triangle. Réglez le délai en fonction de la puissance du moteur et de la charge au démarrage, et laissez le relais commander séquentiellement les contacteurs principal, étoile et triangle avec une pause de transfert intégrée qui évite un court-circuit phase-phase lors de la commutation.
1. Pourquoi un démarreur étoile-triangle nécessite-t-il un relais temporisé
Un démarrage direct peut entraîner un courant de démarrage allant de six à huit fois le courant nominal du moteur. En couplage étoile, chaque enroulement reçoit environ 58 % de la tension composée, ce qui réduit le courant de ligne au démarrage à environ un tiers de sa valeur en démarrage direct, soit généralement deux à deux virgule cinq fois le courant nominal. Le compromis porte sur le couple, qui chute lui aussi à environ un tiers ; le moteur doit donc être capable de s’accélérer avec ce couple réduit.
• Le couplage étoile-triangle est courant pour les moteurs d’environ 5,5 à 11 kW et plus, lorsque l’organisme fournisseur d’électricité ou le réseau de l’usine limite le courant de démarrage.
• Il convient aux charges nécessitant peu de couple au démarrage, telles que les pompes centrifuges, les ventilateurs et les machines-outils démarrées à vide. Les charges à fort couple ou à forte inertie nécessitent plutôt un démarreur progressif ou une autre méthode.
• Une minuterie spécifique étoile-triangle insère intentionnellement un temps de repos entre l’ouverture du couplage étoile et la fermeture du couplage triangle, généralement de l’ordre de plusieurs dizaines de millisecondes. Une minuterie générique à temporisation positive ne peut pas garantir cette pause ; les verrous électriques du circuit des contacteurs doivent donc rester correctement configurés.

2. Choisir la durée du couplage étoile en fonction du moteur et de la charge
La durée du couplage étoile doit être suffisamment longue pour permettre au moteur d’atteindre une vitesse proche de sa vitesse nominale, mais suffisamment courte pour éviter qu’il ne fonctionne trop longtemps avec un couple réduit. La plupart des installations utilisent un délai de transition compris entre 3 et 30 secondes.
• Se référer à la documentation du moteur ou du démarreur si celle-ci indique un temps de transition recommandé.
• En pratique sur site, les petits moteurs soumis à des démarrages légers (jusqu’à environ 7,5 kW) nécessitent généralement 4 à 8 secondes ; les moteurs moyens entraînant des pompes ou des ventilateurs nécessitent souvent 8 à 15 secondes ; les démarrages à forte inertie peuvent nécessiter jusqu’à 20 à 30 secondes.
•Observez le courant moteur pendant le démarrage. En étoile, le courant augmente, puis diminue à mesure que la vitesse augmente. Le meilleur instant de commutation se situe juste après la chute et l’aplatissement du courant, ce qui signifie que le moteur a atteint une vitesse proche de sa vitesse de fonctionnement.
•Si le moteur ne parvient pas à accélérer dans le délai maximal acceptable, la charge nécessite un couple de démarrage supérieur à celui fourni par la connexion en étoile, et la méthode de démarrage doit être réexaminée.
•Une commutation trop précoce provoque une forte pointe de courant et un à-coup de couple au moment du transfert ; une commutation trop tardive laisse le moteur fonctionner à faible couple et à température élevée.
•Vérifiez à nouveau les réglages chaque fois que la charge entraînée change, par exemple après le remplacement de l’aube d’une pompe ou une modification d’un convoyeur.

3. Comment la minuterie coordonne KM1, KM2 et KM3
Dans un moteur classique à six bornes, KM1 relie l’alimentation aux débuts des enroulements, KM3 relie entre eux les trois extrémités des enroulements pour le démarrage, et KM2 reconnecte chaque extrémité d’enroulement à la borne de ligne de la phase adjacente pour le fonctionnement.
• L’appui sur le bouton de démarrage ferme simultanément les contacteurs KM1 et KM3 ; le moteur accélère en étoile tandis que la minuterie décompte le temps.
• À l’issue de la phase étoile, la minuterie ouvre KM3, attend l’intervalle interne de transfert, puis ferme KM2 tandis que KM1 reste fermé pour la phase de fonctionnement.
• KM2 et KM3 ne doivent jamais être fermés simultanément. Une fermeture simultanée connecte les enroulements en court-circuit et provoque un court-circuit entre phases sur l’alimentation. Utilisez les verrous mécaniques et électriques indiqués sur le schéma du démarreur, en complément de la pause de transfert de la minuterie.
• Une commande d’arrêt ou un déclenchement par surcharge ouvre KM1 et KM2 et réinitialise la minuterie, afin que le prochain démarrage reparte en configuration étoile.
• Dimensionnez les contacteurs et le relais thermique conformément aux règles applicables aux démarreurs selon la norme IEC 60947-4-1 et au schéma du démarreur. Un relais thermique placé dans le circuit d’alimentation est réglé sur le courant nominal de pleine charge indiqué sur la plaque signalétique du moteur ; s’il est placé dans la branche triangle, il est réglé sur le courant de cette branche, généralement égal à 0,58 fois le courant nominal de pleine charge.

4. Éviter le choc de courant lors de la commutation
La plupart des dommages liés au démarrage étoile-triangle surviennent à l’instant de transfert, si le réglage temporel ou le câblage est incorrect.
• Ouvrir systématiquement le contacteur étoile avant de fermer le contacteur triangle, et ne jamais fermer KM2 tant que KM3 reste fermé, même pendant quelques millisecondes. L’intervalle d’ouverture bref permet à l’intensité de démarrage de décroître complètement, de sorte que KM2 se ferme sur un moteur déjà en rotation plutôt que sur un court-circuit.
• Vérifier que les contacts de sortie de la temporisation sont dimensionnés pour les bobines des contacteurs qu’ils commandent, et que la tension d’alimentation de la temporisation correspond à la tension de commande du tableau.
• Prévoir la protection contre les courts-circuits en amont pour le courant triangle du moteur, avec une marge raisonnable, tout en conservant la protection contre les surcharges dans le circuit pour les deux modes de démarrage.

5. Vérifier les réglages du relais avant remise
Un contrôle de cinq minutes sur banc évite un échec au premier démarrage sur site.
•DAQUAN propose des relais étoile-triangle dédiés et des relais temporisés multifonctions pour la commande de moteurs ; choisissez un appareil dont la plage de temporisation couvre votre réglage prévu, avec une marge d’ajustement.
•Vérifiez le schéma fonctionnel imprimé sur le relais : les sorties « étoile » et « triangle », ainsi que le comportement de commutation, doivent correspondre à la séquence de démarrage décrite ci-dessus.
•Alimentez le relais à partir de l’alimentation de commande du tableau, mesurez l’intervalle « étoile » à l’aide d’un chronomètre et vérifiez que le délai entre l’ouverture « étoile » et la fermeture « triangle » apparaît à chaque cycle.
•Notez le réglage final sur l’étiquette du tableau ou sur le schéma de câblage afin que le personnel d’entretien puisse le rétablir après un remplacement.
Pour des charges inhabituelles ou des conditions d’alimentation particulières, validez le réglage en mesurant le courant de démarrage réel lors de la mise en service, plutôt que de vous fier uniquement à la règle empirique.