Contrôler un moteur asynchrone

1. Un moteur qui fait déclencher son relais

Depuis une semaine, le relais thermique F2 du convoyeur de Méca-Garonne déclenche une ou deux fois par jour, toujours en fin de matinée. Lucas le réarme et repart. Nadia demande à Yanis de régler le problème pour de bon, avec Inès. « Un relais thermique qui déclenche fait son travail, rappelle Yanis. La question n'est pas le relais, c'est ce qui le fait déclencher. » Ils vont contrôler le moteur de A à Z.

Un moteur asynchrone triphasé est robuste, mais il n'est pas éternel. Ses points faibles sont connus : l'isolant des bobinages, qui vieillit avec la chaleur et l'humidité, et les roulements, qui s'usent. Toutes les mesures électriques de ce chapitre se font hors tension, moteur consigné, sauf la mesure du courant en marche, réservée à une personne habilitée.

2. Relire la plaque et le réglage

La lecture de la plaque signalétique et le choix du couplage sont traités dans le chapitre « Moteur asynchrone et variateur de fréquence ». Retenez la vérification croisée que l'on fait avant toute chose : le réglage du relais thermique doit correspondre au courant de plaque pour le couplage utilisé.

Le rapport entre les deux courants de plaque est √3 : 5,8 / 3,35 ≈ 1,73. C'est normal : en triangle, chaque fil de ligne alimente deux enroulements.

3. Contrôler la boîte à bornes

Moteur consigné et absence de tension vérifiée, on ouvre la boîte à bornes. Les six extrémités des trois enroulements y arrivent : U1-U2, V1-V2, W1-W2. Les barrettes, petites plaques de laiton, réalisent le couplage.

4. Mesurer la résistance des enroulements

Un bobinage sain a trois enroulements identiques. Leurs résistances doivent donc être presque égales. Une résistance nettement plus faible signale des spires en court-circuit ; une résistance infinie (« OL » à l'affichage) signale un enroulement coupé.

1. 1.Retirer les barrettes pour isoler les trois enroulements les uns des autres.
2. 2.Mettre le multimètre sur le plus petit calibre en ohms. Toucher les deux pointes l'une contre l'autre : la valeur affichée est la résistance des cordons, à retirer des mesures.
3. 3.Mesurer U1-U2, V1-V2, W1-W2 et noter les trois valeurs.
4. 4.Calculer l'écart entre la plus grande et la plus petite valeur, rapporté à la moyenne.

Les valeurs dépendent du moteur : quelques ohms pour un petit moteur, bien moins pour un gros. On compare surtout les trois phases entre elles, et avec les mesures précédentes notées dans la GMAO. La résistance augmente aussi avec la température : mesurez de préférence moteur froid. Si vous mesurez entre U1 et V1 avec les barrettes en place en étoile, vous mesurez deux enroulements en série, soit environ 2 × 4,6 = 9,2 Ω.

5. Mesurer l'isolement au mégohmmètre

Entre le cuivre des enroulements et la carcasse métallique du moteur, il y a un isolant. S'il se dégrade, un courant de fuite passe vers la carcasse : risque d'électrisation si la carcasse n'est pas bien reliée à la terre, déclenchement du différentiel, puis court-circuit. Le multimètre ne voit pas ce défaut : il mesure sous quelques volts. Le mégohmmètre applique une tension continue élevée et affiche la résistance d'isolement en mégohms (MΩ, millions d'ohms).

1. 1.Consigner le départ, vérifier l'absence de tension.
2. 2.Débrancher le câble d'alimentation du moteur : la tension d'essai pourrait détruire un variateur, un démarreur électronique ou un appareil de mesure resté raccordé.
3. 3.Brancher la borne L (ligne) du mégohmmètre sur l'enroulement, la borne E (terre) sur la carcasse. Personne ne touche le moteur pendant l'essai : la tension est dangereuse.
4. 4.Lancer l'essai à 500 V continu, lire la valeur stabilisée, la noter avec la température ambiante.
5. 5.Décharger l'enroulement après chaque essai : il se comporte comme un condensateur et garde une charge. Beaucoup d'appareils le font automatiquement ; attendez la fin de la décharge.

Quelles valeurs accepter ? Le seuil vient de la procédure de votre entreprise ou du constructeur. Comme repère prudent : un moteur en bon état affiche couramment plusieurs centaines de mégohms, voire plus. Une valeur qui tombe à quelques mégohms doit alerter ; en dessous de 1 MΩ, on ne remet pas le moteur en service sans l'avis du technicien ou du bobinier. Un moteur humide peut remonter après séchage. La tendance compte autant que la valeur : une chute régulière d'une mesure à l'autre annonce une panne.

6. Le sens de rotation

Un moteur triphasé tourne dans un sens ou dans l'autre selon l'ordre des phases. Pour inverser le sens, on permute deux phases, n'importe lesquelles, par exemple les fils arrivant sur U1 et V1. Permuter les trois ne change rien.

7. Le courant absorbé, à vide et en charge

La pince ampèremétrique, refermée sur un seul conducteur, donne le courant réel de chaque phase, moteur en marche. On compare aux repères suivants.

8. Échauffement et roulements

Un moteur chauffe normalement, et sa carcasse peut être trop chaude pour y laisser la main sans que ce soit anormal. Ce qui compte, c'est l'évolution. Le thermomètre infrarouge donne une valeur à comparer avec les relevés précédents ; les limites viennent du constructeur et de la classe d'isolation.

9. Pourquoi le relais thermique déclenche

Le relais thermique réagit à un courant trop fort pendant trop longtemps. Plus la surcharge est forte, plus il déclenche vite. La pince aide à trier les causes.

10. La démarche complète au convoyeur

1. 1.Recueillir les faits : déclenchement une à deux fois par jour, en fin de matinée, quand le convoyeur est le plus chargé. Historique GMAO : roulement du tambour de renvoi changé il y a trois ans.
2. 2.Vérifier le réglage de F2 : 3,35 A, conforme à la plaque en étoile.
3. 3.Mesurer les courants en charge (Yanis, habilité) : 3,9 A, 3,9 A, 4,0 A. Les trois phases sont équilibrées mais au-dessus de la plaque, de 16 à 19 %. Surcharge, pas de phase perdue.
4. 4.Consigner et contrôler le moteur : couplage étoile correct, bornes serrées ; résistances 4,6 / 4,7 / 4,6 Ω, équilibrées ; isolement de plusieurs centaines de MΩ sous 500 V. Le moteur est sain.
5. 5.Désaccoupler et tourner la mécanique à la main : le tambour de renvoi force et grince. Son roulement est sec et marqué.
6. 6.Remédier : remplacer le roulement, régler la tension de la bande. Déconsigner selon la procédure.
7. 7.Contrôler : sens de rotation correct, courants en charge 3,0 / 3,1 / 3,0 A. Suivi le lendemain en fin de matinée : aucun déclenchement.
8. 8.Tracer dans la GMAO : mesures, cause, pièce changée. Proposer d'ajouter le graissage du tambour au plan de maintenance préventive.

Le relais thermique n'a jamais été en cause. Le remplacer, ou pire augmenter son réglage, aurait masqué le défaut jusqu'à la casse du roulement ou du moteur.

Le calculateur Courant d’un moteur triphasé retrouve le courant nominal à partir de la plaque et compare vos trois mesures à la pince : charge, écart entre phases, marche sur deux phases.

11. Pour aller plus loin