Démarrage par élimination de résistances - Cours d'Electrotechnique avec Maxicours

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Démarrage par élimination de résistances

On ne peut brancher directement à la source d'alimentation que des moteurs de faible puissance.

Pour les moteurs puissants, le courant au démarrage peut atteindre des valeurs très élevées de l'ordre de 20 à 30 fois le courant nominal du moteur, surintensité inacceptable pour le réseau d'alimentation.

Il existe différentes solutions pour réduire cette intensité de démarrage.

Au cours de cette étude vous étudierez les solutions électromécaniques : manuelle et automatique.

1. Principe

Le courant absorbé par un moteur à courant continu est donné par la loi d'ohm et comme nous l'avons rappelé dans la partie a de la figure 3.15.

A l'instant précis du démarrage du moteur sa vitesse est encore nulle et on vient de lui appliquer la tension U. Puisque la f.c.é.m. E' est proportionnelle à la vitesse, elle est également nulle. L'expression du courant devient alors :

I =  (partie b de la figure suivante).

La résistance de l'induit étant très faible, le courant est donc très important. Pour limiter ce courant à une valeur raisonnable (1, 2 à deux fois le courant nominal), on va brancher en série avec l'induit une résistance additionnelle comme cela est montré sur la partie c de la figure 3.15.

Cette résistance est appelée résistance de démarrage RD. Après un certain temps de démarrage, le moteur a atteint une vitesse suffisante et donc une f.c.é.m. E' suffisante pour nous retrouver dans le cas d de la figure suivante5.

Le courant a considérablement diminué puisque E' n'est plus nulle, on peut donc éliminer RD pour terminé le démarrage et nous retrouver dans le cas a.

Principe du démarrage par élimination de résistance :

Dans la pratique, RD sera constituée de plusieurs résistances en série que nous éliminerons progressivement les unes après les autres au fur et à mesure que le courant diminue. C'est cette élimination qui peut se faire manuellement ou de façon automatique et qui constitue "le démarrage par élimination de résistance".

Mais attention ! Il ne faut en aucun cas que cette résistance n'affecte le courant inducteur, car une diminution de ce courant conduirait à un emballement du moteur.

Démarrage manuel :

Le principe du démarreur manuel est simple. Il permet d'insérer la série de résistances dans le circuit de l'induit au démarrage. Le courant induit est donc diminué. Progressivement, on met manuellement hors-circuit ces résistances. Ainsi, le courant augmente et la vitesse du moteur atteint sa valeur nominale.

Construction :

Le démarreur manuel est composé des éléments suivants :

une série de résistances raccordées sur des plots en cuivre ;

- une manette avec contact électrique se déplaçant sur les plots ;

- une bobine de maintien de la manette.

La figure suivante vous montre le schéma d'un démarreur raccordé à un moteur à courant continu à excitation shunt.

Schéma de branchement d'un rhéostat de démarrage :

2. Fonctionnement

Lorsque la manette de contact 1 est sur le plot mort M, le circuit du moteur est ouvert. Le moteur est à l'arrêt.

Lorsqu'on déplace la manette du plot M au plot N à l'aide de la poignée 2, la tension du réseau est alors appliquée aux bornes du champ shunt et de la bobine de maintien branchée en série. Un courant circule dans le circuit de l'induit en passant par toutes les résistances du démarreur R1, R2, R3 et R4. Il est donc diminué ou limité par la somme des quatre résistances et la résistance de l'induit.

On déplace ensuite la manette du plot N au plot 1. Remarquez que le courant n'est plus limité que par les trois résistances R2, R3 et R4 et la résistance de l'induit. Ce courant a donc augmenté, ce qui provoque l'augmentation de la vitesse.

Lorsque la manette est sur le plot 2, le courant est limité par les résistances R3, R4 et celle de l'induit. Puis, quand la manette se trouve sur le plot 3, le courant augmente puisqu'il n'est limité que par la résistance R4 et celle de l'induit.

Enfin, lorsqu'on passe sur le plot 4, le courant d'induit n'est plus limité que par sa propre résistance. Ainsi, le démarrage est terminé et toute la tension d'alimentation est appliquée aux bornes du moteur.


Il est fortement déconseillé de laisser la manette trop longtemps sur le même plot. Les résistances employées pour le démarrage ne sont pas faites pour endurer les courants de démarrage.

La bobine de maintien, étant excitée, retient la manette sur le dernier plot. Ainsi, toute la tension du réseau est appliquée au moteur.

Cette bobine joue un autre rôle important, celui de protéger le champ shunt. Étant en série avec le champ shunt, lorsque celui-ci s'ouvre (accidentellement), la bobine n'est plus alimentée. Par conséquent, elle perd son aimantation et relâche la manette qui revient à sa position initiale sur le plot M. Ainsi, l'alimentation du moteur est coupée.

Rappelez-vous que pour le démarrage du moteur, on déplace la manette sur les résistances de démarrage pour limiter le courant d'induit (courant d'armature). Pour contrôler la vitesse du moteur, on utilise plutôt un rhéostat de champ.

Démarrage automatique :

La technique de démarrage par résistance consiste à installer une résistance en série avec l'induit durant la période de démarrage et à la court-circuiter à la fin du démarrage.

La figure suivante vous montre le schéma développé d'un démarreur automatique par élimination de résistances.

Schéma développé d'un démarreur par élimination de résistances :

Le démarreur par élimination de résistances se compose des éléments suivants :

- un contacteur KM1 avec un contact auxiliaire F instantané et un contact F temporisé au travail ;

un relais KA1 avec un contact F instantané et un contact F temporisé au travail ;

un relais KA2 avec un contact O et un contact F ;

deux résistances de démarrage R1 et R2 ;

un relais thermique.

En actionnant le bouton-poussoir S2 "marche", on alimente la bobine du contacteur KM1. Cela provoque la fermeture de ses contacts de puissance.

Le contact auxiliaire KM1 (13-14) maintient l'alimentation de la bobine KM1 lorsque le bouton-poussoir de marche est relâché et met en service la résistance d'économie r1 qui diminue le courant dans la bobine KM1.

La période de temporisation correspondant au premier temps de démarrage commence à cet instant :

- le courant, dans le circuit de puissance, est limité par les résistances de démarrage R1 et R2 en série avec l'induit ;

- la tension appliquée au moteur est faible mais suffisante pour que le moteur commence à tourner.

Au fur et à mesure que le moteur accélère, le courant dans le moteur diminue. Cela entraîne une chute de tension moins importante dans la résistance de démarrage, donc une tension plus grande au moteur.

Lorsque la première période de temporisation est terminée, le contact KM1 (67-68) se ferme, ce qui permet d'alimenter la bobine du relais KA1. La fermeture du contact de puissance KA1 (1-2) court-circuite la première résistance de démarrage R1, permettant ainsi l'application d'une tension, plus grande au moteur.

Le deuxième temps du démarrage commence à cet instant :

- Le courant dans le moteur n'est plus limité que par la résistance de démarrage R2 ;

- Le moteur reçoit donc une tension plus importante continuant ainsi son accélération.

Lorsque la deuxième période de temporisation est terminée, le contact KA1 (67-68) se ferme, ce qui permet d'alimenter la bobine du relais KA2. La fermeture du contact de puissance KA2 (1-2) court-circuite la deuxième résistance de démarrage R2 permettant ainsi l'application de la pleine tension au moteur et terminant ainsi la phase de démarrage. Le contact KA2 (11-12), en s'ouvrant met en service la résistance d'économie r2 des bobines KA1 et KA2.

La commande du bouton-poussoir S1 "arrêt" coupe l'alimentation des bobines KM1, KA1, KA2, entraînant le retour des contacts à leur position de repos, ce qui provoque l'arrêt du moteur.

Cette méthode donne un démarrage très doux, car la chute de tension dans les résistances, élevée au début, diminue à mesure que la vitesse augmente. L'inconvénient de cette méthode réside dans le couple moteur qui est faible au démarrage puisqu'il est proportionnel au courant d'induit, réduit au démarrage.


La norme NF C 15-100 défini la section utile des câbles d'alimentation en fonction de leur longueur et de l'intensité.

Habituellement, le courant de démarrage des moteurs à courant continu est limité à 1,5 fois le courant nominal. Ceci pour éviter un surchauffement excessif dans les enroulements du moteur dû à un courant très élevé. Au démarrage, la force-contre-électromotrice (f.c.é.m.) est nulle, tandis que le courant est limité par la résistance de l'induit et les résistances de démarrage de sorte qu'on peut établir l'équation suivante :

Id =  = 1,5 x In.

Où :

U : tension d'alimentation.

Id : courant de démarrage.

In : courant nominal.

Rd : résistance totale de démarrage, somme des résistances R1, R2…

Ra : résistance de l'induit.

En transformant cette relation, on obtient l'expression de la résistance totale de démarrage Rd suivante :

Rd = - Ra

Exemple pour calculer la résistance totale de démarrage :

Problème :

Calculer la résistance totale de démarrage à insérer dans le circuit de l'induit pour limiter son courant de démarrage à 1,5 fois de son courant nominal. La tension d'alimentation est de 260 V, son courant nominal est de 14 A et la résistance de l'enroulement de l'induit est de 3,38 ohms.

Solution :

En appliquant ces valeurs à la formule de calcul de la résistance de démarrage, on obtient :

Rd =  - Ra.

Rd =  - 3,38 ohms.

Rd= 12,38 ohms - 3,38 ohms = 9 ohms.

La résistance totale de démarrage est donc de 9 ohms.

3. Résumé sur le démarrage par élimination de résistances

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

• Le démarrage des moteurs puissants à pleine tension demande des courants très élevés pouvant être néfaste pour le réseau comme pour le moteur. Pour éviter ce problème, on utilise des démarreurs par élimination de résistances.

• Les différents types de démarreur sont les suivants :

démarreurs manuels ;

démarreurs automatique.

• Les démarreurs manuels permettent d'insérer une série de résistances dans le circuit de l'induit. Grâce à une manette, on diminue progressivement la résistance totale de démarrage. Une bobine de maintien de la manette est branchée en série avec le champ. En cas de rupture de ce dernier, la manette revient à sa position initiale, ce qui arrête le moteur.

• Le principe des démarreurs automatiques consiste à installer des résistances en série avec l'induit lors du démarrage et à les court-circuiter au cours du démarrage. Le court-circuit se fait par les contacts de relais temporisés placés en parallèle avec ces résistances.

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