Contacteur + relais thermique : le départ-moteur

Ouvre n’importe quelle armoire électrique industrielle : tu verras des rangées de départs-moteurs, tous construits sur le même trio. Un appareil qui coupe et protège contre les courts-circuits, un appareil qui commande, un appareil qui protège le moteur contre les surcharges. Comprendre qui fait quoi, c’est la base absolue — et une question quasi garantie en Bac pro MELEC.

Le contacteur : le muscle commandé

Le contacteur (KM) est un gros interrupteur triphasé piloté par un électroaimant. Quand sa bobine (bornes A1-A2) est alimentée, les trois pôles de puissance se ferment et le moteur démarre ; quand elle est privée de tension, un ressort rouvre les pôles. C’est lui qui permet de commander un moteur de plusieurs kilowatts avec un simple bouton-poussoir, un automate ou un thermostat — la commande (quelques VA en 24 ou 230 V) est totalement séparée de la puissance (400 V, des dizaines d’ampères).

Points clés :

• Il est conçu pour manœuvrer souvent (des millions de cycles) et pour couper le courant du moteur, y compris le courant de démarrage.
• Il porte aussi des contacts auxiliaires (13-14 NO, 21-22 NC…) utilisés dans le circuit de commande, notamment pour l’auto-maintien (voir le démarrage direct).
• Ce qu’il ne fait PAS : protéger. Un contacteur ne détecte ni surcharge ni court-circuit — il obéit, c’est tout.

Le relais thermique : le garde du corps du moteur

Le relais thermique (F1) se monte directement sous le contacteur. Les trois phases du moteur le traversent, chacune chauffant un bilame (deux métaux collés qui se dilatent différemment). Si le courant dépasse durablement la valeur réglée, les bilames se déforment assez pour faire basculer un mécanisme :

• le contact 95-96 (NC) s’ouvre → il est câblé en série dans le circuit de commande, donc la bobine de KM1 est privée de tension et le moteur s’arrête ;
• le contact 97-98 (NO) se ferme → il sert à allumer un voyant « défaut thermique » ou à remonter l’info à un automate.

Note bien la mécanique : le thermique ne coupe pas lui-même la puissance. Il coupe la commande, et c’est le contacteur qui ouvre la puissance. C’est pour ça que le duo est indissociable.

Le thermique protège contre la surcharge : moteur trop chargé, machine qui force, rotor bloqué, et aussi la marche sur deux phases (les modèles différentiels détectent le déséquilibre entre phases). Toutes ces situations font chauffer le moteur lentement — exactement ce que le bilame sait voir. Les causes typiques sont détaillées dans moteur qui chauffe ou qui disjoncte.

Ce qu’il ne sait PAS faire : couper un court-circuit. Un court-circuit, c’est des centaines ou des milliers d’ampères en quelques millisecondes — le bilame n’a pas le temps de chauffer, et de toute façon ni lui ni le contacteur ne sont capables de couper un tel courant.

Le réglage : au courant nominal du moteur

Sur la face avant du relais, une molette graduée en ampères. La règle est simple : on règle le thermique sur le courant nominal (In) plaqué sur le moteur, pour le couplage utilisé. Exemple : plaque « 400 V Δ – 6,6 A » et moteur couplé en triangle sur 400 V → molette sur 6,6 A.

• Réglé trop haut, il laisse le moteur cuire sans broncher : la protection est illusoire.
• Réglé trop bas, il déclenche de façon intempestive, notamment au démarrage.

Le thermique est prévu pour tolérer le courant de démarrage sans déclencher : sa courbe (classe de déclenchement 10 pour les démarrages normaux, classe 20 ou 30 pour les démarrages longs) laisse passer les pointes brèves. Cas particulier : sur un démarrage étoile-triangle, le thermique est souvent placé dans les enroulements et se règle alors à In/√3.

Après un déclenchement : on cherche la cause avant de réarmer (bouton reset bleu ou rouge selon les marques). Réarmer en boucle sans comprendre, c’est finir avec un moteur grillé.

Le troisième homme : la protection court-circuit

En tête du départ, il faut un appareil capable de couper les courts-circuits :

• soit un sectionneur porte-fusibles avec des fusibles aM (« accompagnement moteur » : ils laissent passer le démarrage et ne coupent que les très forts courants — ils ne protègent PAS contre la surcharge, c’est le rôle du thermique) ;
• soit, solution moderne, un disjoncteur moteur (type GV2 et équivalents) : magnétique pour le court-circuit + thermique réglable intégré. Dans ce cas, il peut remplacer à lui seul fusibles ET relais thermique, et on garde le contacteur uniquement pour la commande.

L’ensemble protection + contacteur + thermique doit être coordonné (associations testées par les constructeurs, dites de type 1 ou type 2) pour qu’un court-circuit ne détruise pas le contacteur.

Sécurité

Avant de régler, remplacer ou recâbler un départ-moteur : consignation — séparation en tête de départ, condamnation par cadenas, vérification d’absence de tension. Le réglage de la molette du thermique se fait armoire consignée : les bornes juste à côté sont en 400 V.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre relais thermique et disjoncteur ?

Le relais thermique détecte la surcharge mais ne coupe rien lui-même : il ouvre le circuit de commande du contacteur. Un disjoncteur (moteur) détecte surcharge ET court-circuit, et coupe lui-même la puissance.

Pourquoi mon thermique déclenche-t-il à chaque démarrage ?

Soit il est réglé trop bas par rapport au In du moteur, soit le démarrage est trop long pour sa classe de déclenchement, soit le moteur a un vrai problème (mécanique dure, phase manquante). On vérifie le réglage, puis on mesure le courant à la pince ampèremétrique.

Peut-on se passer de relais thermique avec un variateur ?

Oui, en général : le variateur calcule en permanence l’échauffement du moteur à partir du courant (protection thermique électronique), à condition de paramétrer le bon courant nominal. Voir câbler un variateur de vitesse.