Le moteur asynchrone triphasé : fonctionnement et branchement
Le moteur asynchrone triphasé, c’est la version « native » du moteur asynchrone : le triphasé lui fournit gratuitement ce dont il a besoin pour tourner, un champ magnétique tournant. Voyons comment il fonctionne, puis comment le brancher correctement sur le réseau — car c’est là que 90 % des erreurs se produisent.
Pourquoi le triphasé crée un champ tournant
Le stator porte trois enroulements identiques, décalés géométriquement de 120° les uns des autres autour de la machine. On les alimente avec les trois phases du réseau, dont les courants sont eux-mêmes décalés dans le temps de 120° (un tiers de période).
Résultat mathématique remarquable : la somme des trois champs magnétiques donne un champ unique, d’amplitude constante, qui tourne à la vitesse de synchronisme :
ns = 60 × f / p (tr/min, f en Hz, p = nombre de paires de pôles)
À 50 Hz : 3000 tr/min pour 1 paire de pôles, 1500 tr/min pour 2 paires, 1000 tr/min pour 3 paires… Le détail est dans l’article vitesse de synchronisme et paires de pôles.
Ce champ tournant induit des courants dans le rotor à cage, qui se met à tourner légèrement moins vite que le champ (c’est le glissement). Le principe complet est expliqué dans le moteur asynchrone expliqué simplement.
Bonus du triphasé : pour inverser le sens de rotation, il suffit de croiser deux phases quelconques. Le champ tourne alors dans l’autre sens, et le rotor suit.
La boîte à bornes : 6 bornes, pas 3
Ouvre la boîte à bornes d’un moteur triphasé : tu trouves 6 bornes, car chaque enroulement a deux extrémités accessibles :
- Enroulement 1 : U1 – U2
- Enroulement 2 : V1 – V2
- Enroulement 3 : W1 – W2
Attention au piège de disposition : sur la plaque à bornes, les bornes du bas ne sont pas en face de « leur » borne du haut. L’ordre est U1 V1 W1 en haut et W2 U2 V2 en bas. Ce décalage est volontaire : il permet de réaliser les couplages avec de simples barrettes de cuivre.
Pourquoi 6 bornes ? Parce que c’est toi qui choisis comment relier les trois enroulements entre eux : c’est le couplage.
Étoile ou triangle : les deux couplages
Il existe deux façons de connecter les enroulements :
- Couplage étoile (Y) : les trois sorties U2, V2, W2 sont reliées ensemble (une barrette horizontale). Chaque enroulement se retrouve entre une phase et le point commun : il reçoit la tension simple, soit la tension du réseau divisée par racine de 3. Sur un réseau 400 V entre phases : 400 / 1,732 ≈ 230 V par enroulement.
- Couplage triangle (D) : chaque enroulement est branché entre deux phases (trois barrettes verticales). Il reçoit la tension composée du réseau : 400 V par enroulement sur un réseau 400 V.
Retiens : étoile = chaque enroulement reçoit moins de tension, triangle = chaque enroulement reçoit la pleine tension du réseau.
La règle 230/400 V
Sur la plaque signalétique, tu lis par exemple : 230 V / 400 V (parfois écrit 230 Δ / 400 Y). Ça signifie : « chaque enroulement de ce moteur est prévu pour 230 V ». À partir de là :
- Réseau triphasé 400 V (le réseau standard actuel en France) : il faut coupler en étoile, pour que chaque enroulement ne voie que 400/√3 ≈ 230 V. C’est le cas le plus courant.
- Réseau triphasé 230 V (anciens réseaux) : couplage triangle, chaque enroulement reçoit directement ses 230 V.
La règle universelle : la plus petite tension de la plaque = la tension que supporte un enroulement. On choisit le couplage pour que l’enroulement reçoive cette tension, jamais plus. Si tu te trompes (triangle sur réseau 400 V avec un moteur 230/400), chaque enroulement reçoit 400 V au lieu de 230 V : surintensité massive et bobinage grillé en quelques dizaines de secondes. Tous les cas de figure et l’astuce mnémotechnique sont dans couplage étoile ou triangle.
Exemple de branchement complet
Prenons un moteur dont la plaque indique : 230/400 V – 5,5/3,2 A – 1,5 kW – 1440 tr/min – 50 Hz.
- Réseau disponible : triphasé 400 V.
- Plus petite tension plaque : 230 V → c’est la tension d’un enroulement.
- Couplage : le réseau (400 V) correspond à la grande tension de la plaque → étoile. On pose la barrette sur W2-U2-V2.
- Courant absorbé : en étoile sous 400 V, on lit le courant associé à 400 V, soit 3,2 A. C’est cette valeur qui sert à régler la protection thermique.
- On raccorde L1, L2, L3 sur U1, V1, W1, plus le conducteur de protection (PE) sur la borne de masse. Le neutre n’est pas utilisé : un moteur triphasé équilibré n’en a pas besoin.
Pour décoder toutes les autres mentions de la plaque (cos φ, IP, classe d’isolation…), va voir lire la plaque signalétique d’un moteur.
Questions fréquentes
Pourquoi le courant est-il plus faible en étoile qu’en triangle ?
En étoile, chaque enroulement reçoit √3 fois moins de tension qu’en triangle sur le même réseau, et le courant de ligne est √3 fois plus petit que celui du couplage triangle. C’est d’ailleurs le principe du démarrage étoile-triangle : on démarre en étoile pour limiter la pointe de courant, puis on passe en triangle.
Comment inverser le sens de rotation ?
Croise deux phases (par exemple L1 et L2) à l’alimentation du moteur. Ne touche jamais aux barrettes de couplage pour ça : elles ne servent qu’au couplage.
Le moteur peut-il tourner s’il manque une phase ?
Un moteur déjà lancé continue de tourner sur deux phases, mais il surchauffe rapidement (c’est la « marche en monophasé », cause classique de moteur grillé). À l’arrêt, il ne redémarre pas et grogne. C’est le rôle du relais thermique de couper avant la casse.
Faut-il brancher le neutre ?
Non. Les trois enroulements forment un récepteur équilibré : la somme des courants est nulle, le neutre est inutile. On raccorde uniquement les trois phases et la terre (PE).