Démarrage par auto-transformateur d'un moteur asynchrone à cage

1. Objectif visé

Un auto – transformateur réglable est un appareil dont le circuit primaire est alimenté par le réseau et qui délivre à son secondaire une tension pouvant varier linéairement de 0 à 100% (et même d’avantage) de la tension primaire. Un moteur, alimenté par un tel dispositif, n’est donc jamais séparé du réseau d’alimentation et tous les phénomènes transitoires sont supprimés.

2. Matériels (Équipements et matière d'œuvre) par équipe:

a) Équipement

b) Matière d'œuvre

3. Description

Dans ce procédé de démarrage en trois temps,l’intensité et le couple au décollage sont réduits proportionnellement au carré de la tension, ce qui est un avantage comparativement au démarrage par élimination des résistances statoriques.

Au cours du premier temps, le moteur est alimenté par la tension secondaire de l’auto - transformateur de rapport de transformation m < 1.

Dans le second temps, le moteur est alimenté par l’intermédiaire d’une portion des
enroulements de l’auto – transformateur(chute de tension inductive).

Au dernier temps, l’auto – transformateur est totalement déconnecté, le moteur est
alimenté sous pleine tension.

Le prix relativement élevé de cet équipement est compensé :

-  par l’économie d’énergie réalisée pendant le démarrage,
-  par la souplesse du dispositif (ajustement du rapport de transformation).

Les caractéristiques techniques sont déterminées par rapport au démarrage direct (fig. 1).

a) I = f (n);                       b) T = f (n)
Caractéristiques techniques
Fig. 1

Ce procédé de démarrage s’applique aussi bien aux moteurs couplés en étoile qu’aux moteurs couplés en triangle.

4. Démarrage semi-automatique, un sens de marche

Schéma du circuit de puissance

L1, L2, L3 : arrivée du réseau triphasé
Q1 : sectionneur porte-fusibles tripolaire équipé avec 2 contacts à fermeture
KM1 : contacteur tripolaire de couplage étoile d’auto - transformateur, équipé avec un contact à fermeture et un contact à ouverture
KM2 : contacteur tripolaired’alimentation d’auto – transformateur, à un contact à fermeture
KM3 : contacteur tripolaire d’alimentation du moteur, à un contact à fermeture et deux contacts à ouverture
F2 : relais de protection thermique à un contact à ouverture
F3 : relais de protection thermique à un contact à ouverture (facultatif, assure la protection des enroulements de l’auto – transformateur contre les démarrages trop fréquents ou incomplets)
M3 ~ ∆: moteur asynchrone triphasé à rotor à cage
Le circuit de puissance est protégé contre les court-circuitspar les fusibles du type aM intégrés au sectionneur tripolaire et contre les surintensitéspar le relais thermique dont le calibre est égal à In.

Schéma du circuit de commande

L1, L3 : arrivée du réseau triphasé
Q1 : sectionneur porte-fusibles tripolaire équipé avec 2 contacts à fermeture
KM1 : contacteur tripolaire de couplage étoile d’auto - transformateur, équipé avec un contact à fermeture et un contact à ouverture
KM2 : contacteur tripolaired’alimentation d’auto – transformateur, à un contact à fermeture
KM3 : contacteur tripolaire d’alimentation du moteur, à un contact à fermeture et deux contacts à ouverture
F2 : relais de protection thermique à un contact à ouverture
F3 : relais de protection thermique à un contact à ouverture (facultatif, assure la protection des enroulements de l’auto – transformateur contre les démarrages trop fréquents ou incomplets)
KA1 : relais auxiliaire (ou contacteur auxiliaire) à un contact à fermeture et un contact à ouverture temporisé au travail
F1 : fusible
S1 : boutons-poussoirs à ouverture et à retour automatique
S2 : boutons-poussoirs à fermeture et à retour automatique
Le circuit de commande est protégé par le fusible F1 et isolé de toute alimentation par le sectionneur Q1.

Les équations mettent en évidence :

KM1 = Q1 . F2 . F3 . S1 . S2 . KA12. KM32
  
KM2 = Q1 . F2 . F3 . S1 . (KM11+ KM2 + KM31) . KA1
KM3 = Q1 . F2 . F3 . S1 . KM2 . KM12

KA1 = Q1 . F2 . F3 . S1 (KM11+ KM2) . KM33
F3 = Q1 . F2 . F3 . S1 . (KM11+ KM2) . KM33
M = KM2 + KM3

______  contacts de verrouillage électrique
______  contacts temporisés

Le fonctionnement du schéma est illustré par le diagramme ci-dessous où figurent :

-  les capteurs S1 et S2 ,
-  les organes de commande des actionneurs KM1, KM2, KM3
-  le relais de temporisation KA1,
-  le moteur M.