Écoutez le démarrage d'un moteur de convoyeur de 15 kW et vous entendez un bruit sourd plutôt qu'une série de clics. Ce seul son répond à la question de savoir comment fonctionne un démarreur de moteur. La tension de commande atteint une bobine, la bobine crée un champ magnétique, une armature mobile est tirée dans un noyau fixe et trois contacts lourds se ferment pour envoyer la tension de ligne au moteur. À partir de ce moment, le démarreur continue de mesurer le courant afin que le moteur ne tourne jamais sans protection.
La réponse courte est qu'un démarreur de moteur est un contacteur plus un relais de surcharge, câblé de telle sorte qu'un bouton de démarrage alimente la bobine du contacteur tandis qu'un bouton d'arrêt, un déclenchement en cas de surcharge ou une perte d'alimentation la désexcite. Le contacteur coupe l'alimentation. Le relais de surcharge décide quand le moteur consomme trop de courant depuis trop longtemps. Le circuit de contrôle décide quand l’un ou l’autre agit.
Tout le reste de la famille, marche arrière, étoile-triangle, démarrage progressif, est construit sur la même base.
Les deux tâches effectuées par chaque démarreur de moteur
Un moteur a besoin d'un interrupteur qui survit à l'appel d'un démarrage, et il a besoin d'une protection qui ne confondra pas un démarrage normal avec un défaut. Un contacteur seul peut commuter et un disjoncteur seul peut interrompre un court-circuit, mais ni l'un ni l'autre ne protège l'enroulement d'une surcharge prolongée telle qu'un convoyeur bloqué ou un roulement usé.
Les deux fonctions sont donc scindées. Le contacteur est sélectionné pour le fonctionnement du moteur, ce qui, en termes CEI, correspond à la catégorie d'utilisation AC-3. Ses contacts sont donc dimensionnés pour établir et couper environ six à huit fois le courant à pleine charge du moteur. Le relais de surcharge est sélectionné pour suivre un modèle thermique, permettant le passage de l'appel et se déclenchant sur le courant le plus faible qui persiste après que le moteur ait dû atteindre sa vitesse.
Tableau : les parties actives d'un démarreur de moteur en ligne directe et le travail que chacune effectue. | Partie | Ce que ça fait | Que vérifier lors de la spécification |
| Bobine de contacteur | Crée le champ magnétique qui ferme les contacts principaux | Tension de la bobine et capacité du transformateur de commande |
| Contacts principaux | Transporter et interrompre le courant moteur | Indice AC-3, pas seulement indice de charge résistive |
| Contact auxiliaire | Fournit le chemin d'accès et les signaux d'état | Nombre de contacts normalement ouverts et normalement fermés |
| Relais de surcharge thermique | Déclenchements sur surintensité soutenue | Régler le courant, la classe de déclenchement et la compensation ambiante |
| Relais électronique de surcharge | Déclenchements sur surintensité, perte de phase ou déséquilibre | Fonctionnalités de classe et de détection réglables |
| Circuit de commande | Démarrage, arrêt, verrouillage et verrouillage | Chute de tension de commande et de tension de câblage |
À l'intérieur du contacteur : comment la bobine ferme les contacts
Lorsque la tension de commande atteint la bobine, le courant traverse des milliers de tours de fil de cuivre et produit un champ magnétique dans le noyau. Le champ tire la plaque d'armature vers le noyau contre un ressort de rappel. Étant donné que les contacts mobiles reposent sur le même induit, les contacts principaux se ferment et le circuit moteur est terminé. Les contacts auxiliaires changent d'état au même instant, et c'est ainsi que le contact étanche prend le relais du bouton de démarrage. Le même principe magnétique entraîne un relais électromagnétique à usage général , juste à des niveaux actuels bien inférieurs.
Deux nombres comptent ici, et ils sont différents. La puissance de captage, c'est-à-dire l'appel nécessaire pour tirer l'armature, est bien supérieure à la puissance scellée nécessaire pour la maintenir. Une bobine de 230 V CA peut consommer 70 VA pour se fermer et seulement 7 VA pour maintenir. Si la tension de commande chute, l'induit vibre, les contacts arctent et la bobine surchauffe. Les transformateurs de commande sous-dimensionnés provoquent plus de pannes de démarreur sur le terrain que les contacts usés.
Lorsque la bobine est hors tension, le ressort repousse l'armature et les contacts s'ouvrent. Un arc se forme lorsque le courant est interrompu et la chambre de coupure le divise, le refroidit et l'éteint. C'est pourquoi la durée de vie des contacts est indiquée en cycles de fonctionnement à charge nominale plutôt qu'en années.
Le relais de surcharge : une protection plus lente et plus intelligente
Le relais de surcharge est volontairement lent. Un moteur consomme six à huit fois son courant nominal lors d'un démarrage normal, de sorte qu'un appareil qui réagit instantanément ne laisserait jamais le moteur tourner.
Dans un relais de surcharge thermique, le courant du moteur traverse les éléments chauffants ou le primaire d'un transformateur de courant. Une bande bimétallique se plie lorsqu'elle chauffe et, après un certain temps, elle déclenche un mécanisme qui ouvre un contact normalement fermé dans le circuit de la bobine. La classe de déclenchement décrit la vitesse à six fois le courant réglé. La classe 10 se déclenche en 10 secondes, la classe 20 en 20 secondes et la classe 30 en 30 secondes. Les ventilateurs à forte inertie, les convoyeurs chargés et les démarrages longs nécessitent généralement une classe 20 ou supérieure.
Les relais électroniques de surcharge remplacent le bilame par des transformateurs de courant et un circuit de mesure. Ils suivent toujours un modèle thermique, mais ils ajoutent une détection de perte de phase, de déséquilibre de phase et de défaut à la terre, et la classe de déclenchement est réglable. Dans un panneau construit avec des fusibles, où un seul fusible grillé peut laisser un moteur fonctionner sur deux phases, cette détection supplémentaire vaut le coût supplémentaire. Réglez le courant en fonction de l'intensité à pleine charge indiquée sur la plaque signalétique du moteur, puis ajustez le facteur de service et la température à l'intérieur du boîtier plutôt que la température de la pièce.
Le circuit de commande : démarrage, arrêt et contact d'étanchéité
Le circuit de commande est ce qui permet au démarreur de se comporter de manière prévisible. Sa séquence est simple et chaque étape compte :
- L'alimentation de commande est disponible au niveau du bouton d'arrêt, qui est normalement fermé.
- Appuyer sur le bouton de démarrage ferme un contact normalement ouvert et le courant circule vers la bobine du contacteur.
- La bobine est alimentée, les contacts principaux se ferment et un contact auxiliaire normalement ouvert se ferme en parallèle avec le bouton de démarrage.
- Le relâchement du bouton de démarrage laisse la bobine sous tension via ce contact auxiliaire, connu sous le nom de contact d'étanchéité ou de maintien.
- Appuyer sur Stop, perdre l'alimentation de commande ou déclencher le relais de surcharge coupe le circuit de la bobine, les contacts s'ouvrent et le contact d'étanchéité se réinitialise.
La dernière étape explique un comportement de sécurité à retenir. Si la tension d'alimentation disparaît, le démarreur s'arrête et ne redémarre pas de lui-même au retour du courant. Un opérateur doit appuyer à nouveau sur Start. Il s'agit d'une protection contre les sous-tensions, et c'est une différence évidente entre un démarreur à contacteur et un relais à verrouillage magnétique, qui maintient sa dernière position sans aucun courant de bobine.
Quand un démarreur doit faire plus que démarrer et arrêter
- Démarreur inverseur : deux contacteurs avec verrouillages mécaniques et électriques, échangeant deux phases pour changer la rotation.
- Démarreur étoile-triangle : trois contacteurs reconfigurent le bobinage, réduisant le courant de démarrage à environ un tiers de la valeur directe en ligne.
- Démarreur progressif : les thyristors augmentent la tension, puis un contacteur de dérivation transporte le courant de fonctionnement.
- Variateur de fréquence : contrôle la vitesse ainsi que le démarrage, avec un contacteur utilisé comme sectionneur plutôt que comme dispositif de commutation.
Modules de relais et relais à accrochage à l'intérieur d'un panneau de démarrage
Toutes les tâches de commutation dans un panneau de commande n'appartiennent pas au contacteur. Des relais interposés isolent une sortie PLC d'un circuit de bobine, multiplient les contacts pour les indications et les alarmes et commutent de petites charges qui gâcheraient la durée de vie d'un gros contacteur. Pour ces travaux, monté sur rail modules de contrôle industriels garder le panneau bien rangé et utilisable.
Un module de relais sur rail mince constitue une réponse pratique lorsqu'un panneau doit s'agrandir sans nouvel espace dans l'armoire, puisque plusieurs canaux s'inscrivent dans la largeur d'un appareil conventionnel.
Module de relais sur rail DIN mince M41F, 6A Module de relais sur rail peu encombrant avec jusqu'à 32 canaux, commutation 6 A, protection intégrée et isolation de courant fort/faible pour armoires de commande compactes. Voir le produit → Lorsque la charge commutée est une batterie de résistances chauffantes ou une sortie à courant élevé plutôt qu'un moteur, un relais à courant élevé transporte le courant sans l'encombrement d'un contacteur.
Relais de puissance SPDT à courant élevé CYT90 Relais SPDT compact évalué à 20 A/30 A 250 V CA, adapté à la commutation de sortie à courant élevé dans les appareils, les chauffages industriels et l'automatisation. Voir le produit → Pour les circuits de sortie nécessitant une valeur nominale de contact définie et une installation propre sur rail DIN, un module de relais sur rail industriel de 16 A couvre la plupart des fonctions auxiliaires et de signalisation dans un panneau de démarrage.
Module de relais ferroviaire industriel MCYF3 14F 16A Module de relais modulaire sur rail 16 A avec jusqu'à 32 canaux, adapté aux circuits de commande industrielle centralisée et de sortie du panneau de démarrage. Voir le produit → Vérifications de sélection qui décident si un démarreur survit
La plupart des problèmes de démarrage sont dus à une décision de sélection prise au stade du devis plutôt qu'à un défaut de fabrication. Ce sont les contrôles qui valent la peine d’être effectués avant de passer une commande.
Tableau : vérifications à effectuer avant de commander un démarreur moteur ou un contacteur et un kit de surcharge de remplacement. | Paramètre | Que vérifier | Pourquoi c'est important |
| Catégorie d'utilisation | AC-3 pour les moteurs à cage d'écureuil, AC-1 uniquement pour les charges résistives | Contacts AC-1 utilisés prématurément sur la soudure du moteur |
| Tension de bobine | Correspond au transformateur de commande et à la chute de tension du câblage | La basse tension provoque des vibrations et un grillage de la bobine |
| Paramètre de surcharge | Intensité du moteur à pleine charge, ajusté en fonction du facteur de service et de la chaleur du panneau | Les paramètres copiés provoquent des déclenchements intempestifs ou aucune protection |
| Classe de voyage | 10, 20 ou 30 en fonction de l'heure de début mesurée | Une classe trébuche trop vite à chaque démarrage normal |
| Contact auxiliaires | Les retours d'étanchéité, de verrouillage et d'automate sont comptés séparément | Des contacts manquants forcent une modification de champ ultérieurement |
| Cycle de service | Démarrages par heure et si le jogging est utilisé | Des avances fréquentes raccourcissent considérablement la durée de vie du contact |
Modes de défaillance et ce qu'ils vous disent
- Claquement au démarrage : tension de commande trop faible, borne de bobine desserrée ou transformateur de commande défaillant.
- Contacts principaux soudés : contacts sous-dimensionnés, devoir de jogging ou problème mécanique dans la machine entraînée.
- Déclenchement intempestif : surcharge réglée en dessous de l'ampérage à pleine charge du moteur, monophasé, enceinte chaude ou classe de déclenchement incorrecte.
- Grillage de la bobine : fonctionnement continu à tension réduite ou armature qui ne peut pas s'asseoir correctement.
- Une phase ouverte après un déclenchement : inspectez les contacts du relais de surcharge et le circuit de commande avant de remplacer l'ensemble du démarreur.
Réponses rapides
Quelle est la différence entre un contacteur et un démarreur moteur ?
Un contacteur ne fait que commuter l'alimentation. Un démarreur combine un contacteur avec un relais de surcharge et un circuit de commande, de sorte qu'il commute et protège en même temps.
Pourquoi le démarreur se déclenche quelques secondes après le démarrage ?
Le plus souvent, la surcharge est réglée trop bas, la classe de déclenchement est trop rapide pour un démarrage long ou une phase est manquante. Vérifiez d'abord le courant réglé par rapport à la plaque signalétique, puis mesurez le temps de démarrage et le courant sur les trois phases.
Un démarreur moteur fonctionne parce que deux appareils coopèrent avec des échelles de temps différentes. Le contacteur réagit en quelques millisecondes et commute tout le courant du moteur. Le relais de surcharge réagit en quelques secondes et supprime ce courant avant que l'enroulement ne soit endommagé. Une fois que le circuit de la bobine, le contact d'étanchéité et le réglage de surcharge sont compris, le dépannage d'un démarreur cesse d'être une conjecture et devient une courte liste de mesures.
Si vous spécifiez des démarreurs, des contacteurs de remplacement ou les relais qui se trouvent à côté d'eux dans le panneau, faire correspondre les valeurs nominales des contacts et les tensions des bobines au service réel fait la différence entre un panneau qui fonctionne pendant une décennie et un autre qui est ouvert tous les trimestres.
