Condensateur de démarrage


Voir aussi => Moteur asynchrone monophasé

Les condensateurs de démarrage: possèdent une importante capacité pouvant dépasser les 100 microfarads. Ils doivent absolument pas resté sous tension sinon ils s’échauffent très rapidement et risquent d’exploser. (un contact centrifuge va venir s’ouvrir et ainsi déconnecter le condensateur de démarrage)


Moteur à 4 fils de sorties et contact centrifuge incorporé au moteur, 2 sens de rotation:
Représentation avec plaque à bornes:
Plaques à bornes commercialisées

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Montage à 4 fils avec 2 sens de rotation avec barrettes de connexions (sur plaque à bornes):

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Montage à 4 fils avec 2 sens de rotation par contacteur de ligne (sur plaque à bornes):

les fils du moteur sont relié à chaque pattes de la plaque à bornes en respectant U1/V1/U2/W2.
Dans cette configuration les barrettes sont remplacées par un contacteur de ligne, ce qui permettra d’éviter de changer à chaque fois les barrettes de places…

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L’enroulement Principale ou enroulement de marche (run) est constitué d’un gros fil prévu pour resté en permanence sous tension. L’enroulement Auxiliaire ou enroulement de démarrage (start) est constitué d’un fil plus fin il est prévu pour permettre le démarrage du moteur. Si l’enroulement de démarrage n’est pas raccordé le moteur ne peut pas démarrer sauf si il est lancé a la main.



Moteur à 6 fils de sorties et contact centrifuge incorporé au moteur, 2 sens de rotation
la différence avec le schéma précédent est que les 2 fils du contact centrifuge sont sortis.

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Montage à 6 fils avec 2 sens de rotation avec barrettes de connexions (sur plaque à bornes):

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Je n’est pas mis l’alimentation pour qu’on remarque que celle-ci ce fais toujours sur U1 et U2


Montage à 6 fils avec 2 sens de rotation par contacteur de ligne (sur plaque à bornes):

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Montage à 4 fils avec 2 sens de rotation et relais d’intensité (sur plaque à bornes):

Le fonctionnement du relais d’intensité comme son nom l’indique varie en fonction de l’intensité, la forte intensité due au démarrage traverse l’enroulement permanent et génère un flux magnétique suffisant pour coller le contact et alimenter l’enroulement de démarrage. Lorsque le moteur est lancé et dès qu’il prend de la vitesse, l’appel d’intensité diminue, la force du champ magnétique de la bobine du relais diminue et le contact s’ouvre, l’enroulement de démarrage (enroulement auxiliaire) n’est plus alimenté, et le moteur continu à tourner avec l’enroulement principale (ou permanent).

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Montage à 4 fils avec 2 sens de rotations et relais d’intensité avec contacteur de ligne (sur plaque à borne):

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Fonctionnement du condensateur de démarrage


Un moteur asynchrone monophasé ne peut démarrer tout seul, faute de déphasage entre l’inducteur et l’induit (donc de couple) en absence de condensateur de démarrage. Nous verrons plus loin sont rôle. Il faut savoir qu’il est tous à fais possible de faire tourner un moteur asynchrone monophasé si on le lance à la main, ainsi le sens de rotation sera attribué dans le sens ou nous avons fais tourné le moteur.


Calculs du condensateur de démarrage
Une formule à retenir rien qu’une!!
C=50xPx(220:U)²x(50:F)
C = condensateur en uF
P= Puissance en Chevaux (1 CV = 736W)
U = Tension
F= fréquence en Hz


Différents types de moteurs ?
Et bien essayons d’analyser les constituions interne du moteur asynchrone monophasé
Il existe sur le marché différents types de moteurs à phase auxiliaire, conçus pour répondre à des besoins spécifiques. Vous en étudierez deux modèles :
– le moteur à phase résistive ;
– le moteur à capacité au démarrage.


Moteur à phase résistive
– L’enroulement de marche de ce type de moteur possède un grand nombre de spires de gros fil, entraînant une grande réactance inductive (L) et une petite résistance (r).
– L’enroulement de démarrage se compose d’un plus petit nombre de spires réalisées avec un fil de plus petite section, provoquant une réactance inductive plus faible (l) et une résistance plus grande (R) que celles de l’enroulement de marche.


La figure suivante présente le diagramme vectoriel de ce type de circuit. Remarquez le déphasage des courants Imarche et Idémarrage par rapport à la tension E. Le courant qui en résulte est identifié par l’abréviation I.


Diagramme vectoriel d’un moteur monophasé à phase résistive :

graph-1


Puisque le courant de marche est déphasé par rapport au courant de démarrage, les champs magnétiques qui en résultent le sont aussi et favorisent ainsi le champ magnétique tournant nécessaire au démarrage du moteur.Lorsque le moteur atteint 75 % de sa vitesse nominale, l’interrupteur centrifuge débranche l’enroulement de démarrage. Le moteur se comporte alors comme un moteur asynchrone et tourne à une vitesse légèrement inférieure à sa vitesse synchrone. Nota : A cause du temps de réaction relativement élevé de l’interrupteur (jusqu’à deux secondes), le moteur à phase résistive se prête mal à des démarrages fréquents. Parmi ses applications, mentionnons le fonctionnement de diverses machines-outils. Il reste malgré tout peu utilisé.

Moteur à condensateur de démarrage
Beaucoup plus fréquent, le moteur condensateur de démarrage ressemble au moteur à phase résistive. Un condensateur est toutefois relié en série avec l’enroulement de démarrage, ce qui permet d’accroître le déphasage entre les champs magnétiques. La puissance des moteurs à condensateur de démarrage s’échelonne de 1/20 à 10 kW.
Le diagramme vectoriel de ce type de circuit apparaît à la figure suivante.
Comme vous pouvez le constater, le déphasage entre le courant de marche et le courant de démarrage est plus grand que dans le cas d’un moteur à phase résistive. Cela permet d’obtenir un plus grand couple de démarrage.
Diagramme vectoriel d’un moteur à condensateur de démarrage :

graph-2


Lorsque la vitesse du moteur atteint 75 % de sa vitesse nominale, l’enroulement de démarrage et le condensateur sont débranchés du circuit.
Cette action est réalisée par un interrupteur centrifuge ou un contact temporisé. Le moteur se comporte alors comme un moteur à phase résistive.


Puissance pour un moteur
Lorsqu’une installation appelle 10 ampères au réseau, il ne faudra considérer dans ce courant que la composante qui est en phase avec la tension, qui agit en synchronisme avec le réseau : on parle de composante active ou de courant actif. C’est ce courant qui va développer de la puissance, encore appelée puissance “active”. P=U*I*cos (phi)
U est la tension efficace (en volts), I le courant efficace (en ampères). phi est le déphasage entre la tension et le courant : si l’utilisateur emploie plein de moteurs avec de la self, phi peut s’écarter notamment de zéro (zéro correspond à l’origine des phases pour une tension U on commence à 0).
Problème : le consommateur paie U*I*cos(phi) tandis que EDF doit dimensionner ses installations pour produire un courant I. EDF parle donc de puissance apparente U*I, il en va de même pour un fabricant de groupes électrogènes qui spécifie ses engins en volts.ampères (souvent en kilo volts ampères kVA). D’ailleurs les pertes en ligne dépendent de I² et pas de cos(phi).
En conséquence, EDF va exiger que le consommateur ajuste son installation avec des condensateurs ou autres pour ramener cos(phi) à une valeur par exemple supérieure à 0,8, sinon il est pénalisé.
La puissance réactive U*I*sin(phi) est l’autre “composante” de la puissance.
On peut dire qu’un condensateur consomme de la puissance réactive, ce qui revient à dire que phi diminue.





La puissance réactive c’est quoi ?
Beaucoup de personne se pose cette question et peut-être vous alors ? si vous lisez ce paragraphe. La puissance active, serait la composante de la puissance apparente, qui, venant en amont du circuit, l’alimenter. La puissance active sert par exemple à mettre en mouvement un moteur, effectuer une “action physique” “perceptible. En ce qui concerne la puissance réactive, celle-ci qui est engendré par bobine ou condo se n’est pas une puissance qui sert à faire “tourner les machine”. EDF facture et demande de la minimiser (a l’aide de condensateur) car plus elle est grande plus I est grand.
En définitive, il y’a 3 types de puissance mais nous ne pouvons pas transformer la puissance réactive (qui sert a rien pour schématiser) pour quelle devienne active elle est réellement absorbé par le moteur ou autre.

La puissance réactive n’a de puissance… que le nom !


En fait, la seule puissance au sens mécanique du terme (l’expression d’un travail réalisé dans un temps donné), c’est la puissance active qui la fournit.


La puissance réactive Q est définie par analogie à la puissance active P : Q=U*I*sin (phi)


Elle s’exprime en VAr ou VAR, abréviation de “volt-ampère-réactif”.


Son intérêt provient du fait qu’elle permet d’évaluer l’importance des récepteurs inductifs (moteurs, lampes fluorescentes, ….) et des récepteurs capacitifs (condensateurs, …) dans l’installation.
Les compteurs récemment installés vont d’ailleurs enregistrer distinctement la puissance réactive inductive et la puissance réactive capacitive.

Conclusions


A la mise sous tension un courant parcourt les bobines du stator entrainant un flux magnétique à la fréquence de 50Hz. Puisque le bobinage étant monophasé, le flux étant des deux coté opposé, les forces mécaniques s’annulent Il est donc impératif de mettre en place un condensateur de démarrage, qui améliore le couple et sert aussi à lancer le moteur. Il est tout à fait possible de mettre des condensateurs, plus important pour augmenter d’avantage le couple, mais ce qu’il faut ce dire c’est que le bobinage est de fil très fin et risquerais de «bruler », je vous déconseille de mettre des valeurs de condensateur supérieur à ce que préconisent le(s) constructeur(s).