Quelle est la différence entre les schémas de câblage des enroulements du moteur en étoile et en triangle ?

Le système de courant électrique triphasé a été développé à la fin du XIXe siècle par le scientifique russe M.O.Dolivo-Dobrovolsky. Trois phases dont les tensions sont décalées de 120 degrés l'une par rapport à l'autre, entre autres avantages, permettent de créer facilement un champ magnétique tournant. Ce champ entraîne les rotors des moteurs asynchrones triphasés les plus courants et les plus simples.

Les trois enroulements du stator de ces moteurs sont généralement connectés en étoile ou en triangle. Les termes "étoile" et "delta", abrégés en S et D, sont utilisés dans la littérature étrangère. La désignation mnémotechnique la plus courante est D et Y, ce qui peut parfois prêter à confusion - la lettre D peut être utilisée pour désigner à la fois "étoile" et "delta".

Tensions de phase et de ligne

Pour comprendre les différences entre les connexions de bobinage, il faut d'abord comprendre les concepts de tensions de phase et de tensions de ligne. Une tension de phase est la tension entre le début et la fin d'une phase. La tension linéaire est la tension entre les mêmes bornes de différentes phases.

Pour un réseau triphasé, les tensions de ligne sont les tensions entre les phases, par exemple A et B, et les tensions de phase sont les tensions entre chaque phase et le conducteur neutre.

Ainsi, les tensions Ua, Ub, Uc seront des tensions de phase et Uab, Ubc, Uca seront des tensions de ligne. La différence entre ces tensions est d'un facteur 1. Ainsi, pour un réseau domestique et industriel de 0,4 kV, les tensions de ligne sont de 380 volts et les tensions de phase de 220 volts.

Connexion des enroulements du moteur en étoile

Dans une connexion en étoile, les trois enroulements sont réunis en un point commun avec leurs extrémités en étoile. Les extrémités libres sont chacune connectées à une phase différente. Dans certains cas, le point commun est relié à la barre neutre du réseau électrique.

La figure montre que pour cette connexion, la tension de phase du réseau est appliquée à chaque enroulement (pour les réseaux de 0,4 kV - 220 volts).

Raccordement de l'enroulement du moteur électrique en connexion triangle

Dans le circuit en triangle, les extrémités des enroulements sont connectées en série. Une sorte de cercle est formé, mais le nom "delta" est pris dans la littérature en raison de la disposition fréquemment utilisée. Le fil neutre dans cette version n'a aucun endroit où se connecter.

Il est évident que les tensions appliquées à chaque enroulement seront linéaires (380 volts par enroulement).

Comparaison des schémas de câblage entre eux

Pour comparer les deux circuits entre eux, il est nécessaire de calculer la puissance électrique développée par le moteur électrique pour l'une ou l'autre connexion. Pour ce faire, il faut considérer les concepts de courant de ligne (Ilin) et de courant de phase (Iphase). Le courant de phase est le courant qui circule dans l'enroulement de phase. Un courant linéaire circule dans un conducteur connecté à la borne de l'enroulement.

Dans les réseaux jusqu'à 1000 volts, la source d'électricité est un transformateurLe secondaire d'un transformateur dont l'enroulement est connecté en étoile (sinon il ne serait pas possible de prévoir un conducteur neutre), ou d'un générateur dont les enroulements sont connectés de la même manière.

On peut voir sur la figure que dans un raccordement en étoile, les courants dans les conducteurs et les courants dans les enroulements du moteur sont égaux. Le courant dans une phase est déterminé par la tension de la phase :

   

où Z est la résistance de l'enroulement d'une phase, on peut supposer qu'elles sont égales. On peut écrire que

   

.

Pour la connexion en triangle, les courants sont différents - ils sont déterminés par les tensions de ligne appliquées à la résistance Z :

   

.

Donc dans ce cas .

Nous pouvons maintenant comparer la puissance totale () consommés par les moteurs des différents circuits.

• pour une connexion en étoile, la puissance apparente est ;
• pour une connexion en triangle, la puissance apparente est .

Ainsi, avec une connexion en étoile, le moteur développe trois fois moins de puissance qu'avec une connexion en triangle. Cela a également d'autres effets positifs :

• les courants d'appel sont réduits ;
• le moteur tourne et démarre plus facilement ;
• le moteur peut faire face à des surcharges de courte durée ;
• le comportement thermique du moteur asynchrone devient plus doux.

Le revers de la médaille est qu'un moteur avec un enroulement en étoile ne peut pas développer sa puissance maximale. Dans certains cas, le couple peut même ne pas être suffisant pour faire tourner le rotor.

Façons de commuter les circuits étoile-triangle

La plupart des moteurs sont conçus de manière à pouvoir passer d'une connexion à une autre. Les débuts et les fins des enroulements sont situés sur le bornier de sorte que l'étoile peut être connectée en triangle simplement en changeant la position des plaquettes d'enroulement.

Le propriétaire du moteur électrique peut choisir s'il veut un démarrage progressif avec de faibles courants de démarrage et un fonctionnement souple ou la puissance maximale développée par le moteur. Si les deux sont nécessaires, il est possible de commuter automatiquement avec des contacteurs de grande puissance.

Lorsque vous appuyez sur le bouton de démarrage SB2, le moteur est mis en marche dans une configuration en étoile. Le contacteur KM3 est mis sous tension, ses contacts verrouillent les fils d'enroulement du moteur d'un côté. Les fils opposés sont connectés au réseau, chacun à une phase différente, via les contacts de KM1. Lorsque ce contacteur est mis sous tension, une tension triphasée est appliquée aux enroulements et le rotor du moteur est entraîné. Après un certain temps réglé sur le relais KT1, la bobine KM3 est commutée, elle est désexcitée, le contacteur KM2 est excité, commutant les enroulements en triangle.

Le changement de vitesse s'effectue après que le moteur ait pris de la vitesse. Ce moment peut être contrôlé par le capteur de vitesse, mais en pratique, c'est plus simple. L'inversion est contrôlée par relais temporel - après 5-7 secondes, on suppose que le processus de démarrage est terminé et que le moteur peut être mis à la puissance maximale. Un fonctionnement prolongé au-delà de la charge en étoile peut endommager le variateur.

Les points suivants doivent être pris en compte lors de cette opération :

1. Le couple de démarrage d'un moteur connecté en étoile est considérablement plus faible que celui d'un moteur connecté en triangle, de sorte qu'un moteur présentant des conditions de démarrage difficiles ne peut pas toujours être démarré de cette manière. Il ne démarre tout simplement pas. Il s'agit notamment de pompes à entraînement électrique fonctionnant avec une contre-pression, etc. Ces problèmes peuvent être résolus en utilisant un moteur à rotor de phase en augmentant progressivement le courant d'excitation au démarrage. Un démarrage en étoile réussi est utilisé avec des pompes centrifuges fonctionnant sur une vanne fermée, des charges de ventilateur sur l'arbre du moteur, etc.
2. Les enroulements du moteur électrique doivent pouvoir résister à la tension du réseau électrique. Il est important de ne pas confondre les moteurs D/Y 220/380 volts (généralement des moteurs à induction de faible puissance jusqu'à 4kW) avec les moteurs D/Y 380/660 volts (généralement 4kW et plus). Le réseau de 660 volts n'est presque jamais utilisé, mais seuls les moteurs électriques ayant cette tension nominale peuvent être utilisés pour la commutation étoile-triangle. Un variateur triphasé 220/380 ne peut être commuté qu'en étoile. Ils ne doivent pas être utilisés dans le circuit de commutation.
3. Une pause doit être observée entre la coupure du contacteur étoile et la mise en marche du contacteur triangle pour éviter tout chevauchement. Mais elle ne doit pas être augmentée de manière excessive pour éviter que le moteur ne cale. Si vous fabriquez le circuit vous-même, il faudra peut-être l'ajuster de manière expérimentale.

La commutation inverse est également utilisée. Cela a du sens si un moteur puissant fonctionne temporairement avec une petite charge. Son facteur de puissance est faible car la consommation d'énergie active est déterminée par le rapport cyclique du moteur. La puissance réactive est principalement déterminée par l'inductance des enroulements qui est indépendante de la charge sur l'arbre. Afin d'améliorer le rapport entre la consommation de puissance active et réactive, les enroulements peuvent être commutés en étoile. Cette opération peut également être effectuée manuellement ou automatiquement.

Le circuit de commutation peut être assemblé avec des éléments discrets - relais temporisés, contacteurs (démarreurs), etc. Il existe également des solutions prêtes à l'emploi qui intègrent le circuit de commutation automatique dans un seul boîtier. Il suffit de connecter le moteur et l'alimentation triphasée aux bornes de sortie. Ces dispositifs peuvent porter des noms différents, par exemple "relais de l'heure de départ", etc.

Il y a des avantages et des inconvénients à commuter les enroulements du moteur dans différents circuits. La connaissance des avantages et des inconvénients est la base d'un fonctionnement correct. Ainsi, le moteur durera longtemps et apportera un effet maximal.

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