Le démarrage étoile-triangle expliqué (schémas et chronologie)

Quand tu branches un gros moteur asynchrone directement sur le réseau, il avale au démarrage un courant énorme : de l’ordre de 5 à 8 fois son courant nominal. Sur une grosse machine, ça fait clignoter les lumières de tout l’atelier et ça peut faire déclencher les protections. Le démarrage étoile-triangle est la solution classique : on démarre le moteur en couplage étoile (courant réduit), puis on bascule en triangle (couplage normal) une fois qu’il a pris de la vitesse.

Pourquoi ça limite le courant

En couplage étoile, chaque enroulement du moteur reçoit la tension divisée par √3 (environ 230 V au lieu de 400 V entre phases). Résultat : le courant de ligne est divisé par 3 par rapport à un démarrage direct en triangle. Le prix à payer : le couple aussi est divisé par 3. C’est LE point à retenir.

Condition indispensable : le moteur doit être prévu pour fonctionner en triangle sous la tension du réseau. Sur un réseau 400 V, il te faut donc un moteur plaqué 400 V / 690 V (triangle 400 V, étoile 690 V). Un moteur 230/400 V ne convient pas : son couplage normal sur 400 V est déjà l’étoile. Si le couplage des plaques à bornes te semble flou, revois d’abord la lecture d’un schéma de départ-moteur.

La chronologie du démarrage

Le cycle se déroule en trois temps, piloté par une temporisation :

Temps 1 — démarrage en étoile. Le contacteur de ligne KM1 et le contacteur étoile KM2 se ferment en même temps. Le moteur démarre en étoile : courant limité, couple réduit, la machine accélère doucement.
Temps 2 — la bascule. Au bout de la temporisation (typiquement 3 à 10 secondes, à régler selon la charge), le contacteur étoile KM2 s’ouvre d’abord. Pendant une fraction de seconde, le moteur n’est plus alimenté.
Temps 3 — passage en triangle. Le contacteur triangle KM3 se ferme. Le moteur reçoit sa tension nominale sur chaque enroulement et fournit son couple normal.

L’ordre est vital : jamais KM2 et KM3 fermés en même temps, sinon c’est un court-circuit franc entre phases. C’est pour ça qu’il y a un double verrouillage (voir plus bas).

Le schéma de puissance (description)

Imagine le folio de puissance de haut en bas :

En tête, le sectionneur porte-fusibles Q1 (ou un disjoncteur moteur) qui amène les trois phases L1, L2, L3.
Le contacteur de ligne KM1 relie le réseau aux bornes U1, V1, W1 du moteur, en passant par le relais thermique F1.
Le contacteur triangle KM3 ramène les trois autres extrémités des enroulements (W2, U2, V2) sur les phases, en croisant les connexions pour refermer le triangle.
Le contacteur étoile KM2 court-circuite entre elles les bornes W2, U2, V2 : c’est ça qui crée le point neutre de l’étoile.

Les six bornes du moteur sont donc câblées vers l’armoire : c’est un câble moteur à 6 conducteurs actifs (+ terre), pas 3.

Le schéma de commande (description)

Côté commande, on retrouve la logique classique avec en plus la temporisation :

Un bouton arrêt S1 (contact NC) en série avec un bouton marche S2 (contact NO) et le contact NC du relais thermique F1 (95-96).
Un appui sur S2 alimente KM1 et KM2 : le contact d’auto-maintien de KM1 (13-14) shunte S2 pour que ça reste enclenché quand tu relâches le bouton.
KM1 (ou un relais temporisé KA1) porte un contact temporisé au travail : à la fin de la tempo, il coupe la bobine de KM2 puis alimente la bobine de KM3.
Verrouillage électrique : un contact NC de KM2 est en série avec la bobine de KM3, et un contact NC de KM3 en série avec la bobine de KM2. Tant que l’un est collé, l’autre ne peut pas coller.
Verrouillage mécanique : une pièce mécanique entre KM2 et KM3 interdit physiquement leur fermeture simultanée. Les deux verrouillages se complètent : l’électrique peut être trahi par un contact soudé, le mécanique non.

Avantages et limites

Avantage : courant de démarrage divisé par 3, matériel simple et robuste, pas d’électronique.
Limite n°1 : le couple est aussi divisé par 3. Ce démarrage ne convient qu’aux machines qui démarrent à vide ou à faible charge (ventilateurs, pompes centrifuges, compresseurs à vide). Pour un tapis chargé ou un broyeur, ça cale.
Limite n°2 : la coupure au moment de la bascule crée une pointe de courant et un à-coup mécanique. Aujourd’hui, on le remplace de plus en plus par un démarreur progressif ou un variateur de vitesse, qui font mieux sans à-coup.

Ce qu’on te demande au BAC

C’est un grand classique du Bac pro MELEC et des épreuves de STI2D. Ce qui tombe presque toujours :

Justifier le choix du démarrage (appel de courant ÷ 3, couple ÷ 3, charge à faible couple résistant).
Compléter la chronologie : KM1 + KM2 → tempo → ouverture KM2 → fermeture KM3. Sois capable de dire pourquoi KM2 doit s’ouvrir avant que KM3 se ferme.
Repérer les verrouillages sur le schéma de commande et expliquer leur rôle.
Vérifier la compatibilité moteur/réseau : plaque 400/690 V sur réseau 400 V.
Câblage : 6 fils entre l’armoire et la plaque à bornes, et savoir lesquels vont où.

Et le réflexe sécurité qui fait toujours bonne impression (et qui est surtout obligatoire) : consignation avant toute intervention sur le circuit — séparation, condamnation, vérification d’absence de tension. On ne câble jamais une armoire sous tension.

Questions fréquentes

Pourquoi le courant est-il divisé par 3 et pas par √3 ?

Chaque enroulement reçoit une tension divisée par √3, donc le courant dans l’enroulement est divisé par √3. Mais en étoile, le courant de ligne est égal au courant d’enroulement, alors qu’en triangle il vaut √3 fois plus. Les deux effets se cumulent : √3 × √3 = 3.

Que se passe-t-il si la temporisation est trop courte ?

Le moteur n’a pas atteint une vitesse suffisante : au passage en triangle, la pointe de courant est presque aussi forte qu’en démarrage direct. L’intérêt du montage disparaît, et l’à-coup mécanique est violent.

Peut-on démarrer en étoile-triangle un moteur 230/400 V sur un réseau 400 V ?

Non. Son couplage normal sur 400 V est l’étoile : le passer en triangle sur ce réseau appliquerait 400 V à des enroulements prévus pour 230 V, et il grillerait. Voir aussi moteur qui chauffe : les causes.