Il existe deux types de moteurs électriques : le courant alternatif (CA) et le courant continu (CC). Les moteurs CA peuvent être synchrones ou asynchrones. Les moteurs synchrones sont utilisés dans des applications où la vitesse et la précision sont essentielles, notamment les horloges synchrones, les minuteries des appareils électroniques et les enregistreurs audio. Capables de fonctionner à des vitesses variables, peu exigeants en entretien et durables, les moteurs asynchrones, ou à induction, sont largement utilisés dans l'industrie. Dans des applications telles que le levage, le mélange, le pompage, la compression et le forage, les moteurs à induction sont plus faciles à utiliser et plus économiques que les moteurs synchrones et CC.

Parmi les deux principaux types de moteurs à induction (asynchrones), monophasés et triphasés, les moteurs monophasés sont généralement limités aux applications à faible charge électrique, telles que les appareils électroménagers, car les moteurs monophasés ne peuvent pas démarrer seuls. Les systèmes de moteurs triphasés ont une utilisation industrielle et commerciale beaucoup plus large, car ils nécessitent moins de câblage en cuivre et sont donc moins coûteux, plus compacts, plus efficaces et fonctionnent de manière plus régulière (moins de vibrations).

Les démarreurs sont essentiels

Les systèmes de moteurs reposent sur un démarreur, ou variateur, car celui-ci contrôle les performances des moteurs en démarrant, arrêtant, inversant le sens de marche, accélérant et décélérant le moteur, tout en le protégeant contre les surcharges ou les défauts.

Le démarreur le plus élémentaire est un interrupteur marche/arrêt entre le moteur et l'alimentation électrique, tandis que les démarreurs plus complexes contrôlent la vitesse et le couple du moteur.

Les démarreurs directs en ligne (DOL, ou à pleine tension) sont le type de démarreur de moteur le plus élémentaire ; une fois sous tension, ils connectent immédiatement les bornes du moteur à l'alimentation électrique. Les démarreurs DOL sont utiles si le fort courant d'appel du moteur n'entraîne pas de chutes de tension excessives dans le circuit d'alimentation. Ils conviennent aux petites pompes à eau, compresseurs, ventilateurs et convoyeurs. Cependant, les démarreurs à pleine tension ne peuvent pas fournir de retour d'information.

De plus, dans le cas d'un moteur asynchrone, tel que le moteur à induction triphasé, qui appelle un courant de démarrage élevé, généralement six à sept fois supérieur à celui de la pleine charge, les démarreurs DOL ne pourront pas protéger le moteur contre ce courant d'appel.

 

Protéger les équipements et prolonger leur durée de vie

Les variateurs et démarreurs de moteurs sont soumis à de nombreuses formes d'usure. En particulier, les démarreurs de moteurs à induction triphasés doivent faire face à des facteurs dommageables tels que le courant d'appel et l'arc électrique.

Le courant d'appel, également appelé pointe de courant à la mise sous tension ou courant d'appel d'entrée, correspond au niveau élevé de courant appelé par le moteur pour commencer à accélérer jusqu'à sa pleine vitesse. Pendant cette période, le moteur doit souvent appeler un courant pouvant atteindre sept à dix fois la charge de fonctionnement normale. Cette surcharge de courant, bien que d'une durée inférieure à une seconde, provoque des pics de couple générant un stress mécanique sur la machine, en particulier lorsque le cycle de démarrage et d'arrêt est répétitif. Les démarreurs DOL de base ne peuvent pas protéger le moteur contre ce courant d'appel. C'est pourquoi le démarreur doit disposer d'un mécanisme de protection permettant d'amortir adéquatement les équipements en aval.

L'arc électrique— phénomène par lequel le passage d'un courant électrique à travers un gaz provoque le claquage électrique du gaz et une décharge — se produit le plus souvent dans les démarreurs de moteurs où des contacts ouvrent (coupure) et ferment (fermeture) de manière répétée un circuit électrique. L'arc électrique génère une grande quantité de chaleur, susceptible de faire fondre voire vaporiser de petites parties de la surface de contact, endommageant ainsi le démarreur du moteur.

Outre la gestion du courant d'appel et de l'arc électrique, les démarreurs de moteurs à induction triphasés nécessitent également une fonction de démarrage et d'arrêt progressifs. Les démarrages et arrêts progressifs préviennent les dommages aux équipements ainsi qu'aux objets lourds et encombrants déplacés par les compresseurs, les convoyeurs et les systèmes de portails. En raison de leur masse, ces objets possèdent un moment considérable même à faible vitesse.

Les démarreurs progressifs et les variateurs de fréquence peuvent tous deux être utilisés pour protéger les équipements et prolonger la durée de vie du moteur en réduisant le courant d'appel et la production de chaleur qui en résulte, causée par des démarrages et arrêts fréquents.

Principaux types de démarreurs de moteurs

Les démarreurs progressifs de moteurs, ou démarreurs statiques à tension réduite, peuvent réduire temporairement la charge de courant et le pic de couple lors du démarrage d'un moteur, tout en augmentant progressivement la vitesse de celui-ci. Le démarreur progressif réduit ainsi le stress mécanique sur le moteur et l'arbre, prolongeant la durée de vie du système. Les démarreurs progressifs peuvent être personnalisés en fonction des applications. Ils permettent d'éviter les pics de pression dans les applications de pompage et de démarrer les convoyeurs en douceur, contribuant ainsi à minimiser les à-coups, le stress ou le glissement. Étant donné que les démarreurs progressifs présentent une complexité électrique plus élevée que les démarreurs à pleine tension, ils entraînent souvent des problèmes de rapport coût-performance.

Un variateur de fréquence (VFD) utilise des systèmes d'entraînement électromécaniques pour contrôler la vitesse et le couple du moteur en faisant varier la fréquence et la tension d'entrée du moteur. Par conséquent, les variateurs de fréquence peuvent réduire le courant nécessaire au démarrage du moteur. Un variateur de fréquence s'interface facilement avec les systèmes de commande automatique. Les variateurs de fréquence sont également très économes en énergie, contribuant à réduire la demande énergétique de pointe. Toutefois, la pénétration du marché mondial des variateurs de fréquence reste relativement faible en raison de leur prix élevé et de leur sensibilité aux facteurs environnementaux tels que la température et les surtensions.

 

Bien que les démarreurs progressifs et les variateurs de fréquence offrent déjà des avantages évidents pour les moteurs, les fabricants continuent de développer des systèmes offrant davantage de fonctionnalités à des prix plus bas.

Avantages des démarreurs de moteurs hybrides

Les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS de Sensata peuvent fournir jusqu'à six fonctions dans la même unité : marche avant/arrière, démarrage progressif/arrêt progressif, protection contre les surcharges du moteur et relais d'isolement secteur.

Grâce à leur fonction de démarrage/arrêt progressif, les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS de Sensata offrent des avantages particulièrement marqués pour les systèmes de convoyage. En plus de leur fonction de relais électromécanique, les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS intègrent une fonction de relais statique, qui utilise des semi-conducteurs pour un fonctionnement sans contact, permettant un contrôle de puissance rapide et sans usure.

Grâce aux performances offertes par le relais statique et à la fiabilité du relais électromécanique, les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS atténuent plus efficacement les effets destructeurs des forts courants d'appel, le stress mécanique qui en résulte et la formation de jeux dans le système. Ainsi, la combinaison des fonctions de relais permet d'obtenir des performances et une cohérence supérieures, une consommation d'énergie réduite, une meilleure sécurité et une durée de vie prolongée des équipements.

De plus, les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS sont compacts, avec une largeur de seulement 22,5 mm, ce qui réduit l'espace requis pour un démarreur de moteur jusqu'à 75 %. Enfin, comparés aux variateurs de fréquence, dont le prix varie entre 400 et 1 200 dollars, les dispositifs DRMS offrent une option plus économique.

Les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS peuvent être utilisés dans les systèmes de convoyage, les systèmes de portails et les compresseurs par les constructeurs de machines, les concepteurs ou fabricants de tableaux électriques et les sites de production. En outre, ces démarreurs de moteurs hybrides offrent une tension nominale maximale du moteur plus élevée, de 400 V, par rapport à d'autres produits comparables ; cette tension nominale maximale plus élevée permet d'utiliser les démarreurs de moteurs hybrides de la série DRMS dans une gamme plus large d'applications industrielles que ne le permettent d'autres produits.

Conclusion

Les démarreurs de moteurs pour moteurs à induction subissent de nombreux cycles de démarrage et d'arrêt. Les facteurs à prendre en compte lors de la comparaison des démarreurs de moteurs incluent les performances, la durabilité, la fiabilité, la taille, le prix et la protection des équipements contre le courant d'appel et d'autres phénomènes potentiellement dommageables. Les démarreurs directs en ligne sont fiables mais offrent peu d'autoprotection ou de protection pour les biens déplacés par les moteurs. Une protection accrue est disponible avec les variateurs de fréquence, mais à un prix élevé. Les démarreurs de moteurs hybrides trouvent un équilibre entre tous ces facteurs et méritent donc une attention particulière pour les moteurs qui manipulent des biens de valeur.

Pour plus d'informations sur la série DRMS de Sensata, visitez https://www.onlinecomponents.com/featured/sensata-crydom-546/sensata-crydom-din-rail-mount-hybrid-motor-starters-drms-series?id=459

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