Le démarrage d'un moteur triphasé sur un générateur est généralement considéré comme un problème de dimensionnement. Il s'agit d'une question d'achat. Le groupe électrogène doit fournir la demande de démarrage du moteur, et non sa charge nominale, et cette demande peut être plusieurs fois supérieure à la consommation en régime permanent. Cependant, sur la plupart des sites, réduire la demande à l'aide d'un démarreur coûte moins cher que d'acheter un groupe électrogène suffisamment puissant pour l'absorber.
« Achetez un générateur plus puissant » est la phrase la plus coûteuse dans ce domaine, et c'est souvent un mauvais achat.
Vous connaissez déjà le principe du piège. La liste des charges donne un total, le groupe électrogène est commandé en fonction de ce total, et le premier démarrage moteur provoque le déclenchement de toute l'installation. La suite est plus complexe. Nous aborderons le fonctionnement du groupe électrogène lors d'un démarrage, le basculement qui provoque le déclenchement de davantage d'installations que la surtension initiale, les calculs comparant la capacité du démarreur à celle du générateur, et la marche à suivre si le démarrage échoue malgré tout.
Nous fabriquons des groupes électrogènes triphasés jusqu'à 3 000 kW, et nous disons régulièrement aux acheteurs qu'ils ont besoin d'un modèle plus petit.
Envoyez-nous la plaque signalétique du moteur et votre méthode de démarrage, et nous vous indiquerons si le kit ou le démarreur est la solution la plus économique. Contactez notre équipe d'ingénieurs →
Points clés à retenir
- Le démarreur est généralement l'achat le moins cher : les démarreurs progressifs fonctionnent à peu près correctement. 30 à 60 % en dessous d'un variateur de fréquence comparableet une fraction du prix de la capacité de production d'électricité qu'ils permettent d'économiser.
- La chute de tension est la véritable limite, et non le courant. La plupart des charges industrielles tolèrent 15 à 20 % ; au-delà d'environ 35 %, les contacteurs se désactivent.
- Le commutation étoile-triangle peut produire un second afflux plus important que le premier. C'est ce qui déclenche les ensembles marginaux.
- Démarrage du Le plus gros moteur d'abord et se délester d'autres charges ne coûte rien et peut permettre de réduire une taille fixe.
- Parfois, la réponse honnête est plus complexe. Cet article vous explique quand.
Pourquoi le démarrage d'un moteur triphasé sur un générateur est une décision d'achat
Les calculs de dimensionnement sont publics et concis ; ils ne sont donc pas repris ici. Notre guide sur les groupes électrogènes diesel triphasés détaille le calcul de la puissance apparente au démarrage (kVA), la lettre du code NEMA et le fonctionnement de chaque méthode de démarrage. Si vous n'avez pas encore effectué ces calculs, commencez par là.
Cet article fait suite au précédent. Une fois la demande initiale connue, deux solutions s'offrent à vous pour la satisfaire : acheter un ensemble capable d'absorber le pic de consommation, ou réduire ce pic et opter pour un ensemble plus petit.
Ces deux itinéraires ont des prix différents, et l'écart est souvent supérieur au prix du billet de départ. La suite de cet article présente cette comparaison.
Pour connaître l'intensité que votre appareillage de commutation doit supporter au démarrage, consultez notre guide des ampères des générateurs triphasés .
Que se passe-t-il lorsqu'on démarre un moteur triphasé sur un générateur ?
En pratique, le système ne se contente pas de percevoir une charge plus importante. Il perçoit une étape, et la manière dont il y répond détermine si le démarrage réussit.
Quelle chute de tension est acceptable lors du démarrage d'un moteur ?
La tension aux bornes chute brutalement pendant les premiers instants du démarrage, puis se rétablit. C'est la profondeur qui importe.
- 15 to 20 % est la limite de travail habituelle pour les charges industrielles générales
- Environ 10% lorsque des appareils électroniques sensibles partagent le bus
- Au-delà d'environ 35%, les démarreurs magnétiques peuvent se désengager plutôt que de continuer à fonctionner
La capacité de récupération est aussi importante que l'amplitude de la chute de tension. Le groupe électrogène doit revenir à au moins 90 % de sa tension nominale, charge comprise, ce qui limite la chute de tension prolongée à moins de 10 % ( Buckeye Power Sales ). Une chute de tension importante, mais passagère, est acceptable. En revanche, une chute de tension superficielle et persistante est problématique. La rapidité de récupération du groupe électrogène dépend de l'alternateur, comme indiqué dans notre guide des spécifications des alternateurs .
Ces chiffres expliquent les contradictions entre les « règles empiriques » que vous trouverez. Chacune d'elles est en réalité une limite de chute de tension déguisée, et la limite correcte dépend des autres composants présents sur votre bus.
Lorsque le titulaire sort au lieu du set
Une forte chute de neige ne provoque pas toujours l'arrêt du moteur. Elle peut par exemple désengager le démarreur.
Les contacteurs maintenus fermés par magnétisme se libèrent lorsque la tension chute suffisamment. Le moteur perd alors son alimentation en pleine accélération, continue de tourner par inertie, puis redémarre au retour de la tension ou reste bloqué, consommant un courant de rotor bloqué. Les démarreurs à maintien mécanique évitent ce problème, ce qui explique leur coût plus élevé et leur utilisation recommandée pour les charges difficiles à démarrer.
Le même cliquetis apparaît côté charge lorsque les câbles sont sous-dimensionnés, mais la cause est différente. Il s'agit d'un problème de conducteur, traité dans notre guide de raccordement électrique des groupes électrogènes . Cet article concerne la chute de tension au niveau du groupe électrogène.
Le changement que la plupart des gens ratent
Voici l'échec qui piège les gens, et il est rarement consigné par écrit.
Un démarreur étoile-triangle alimente le moteur en tension réduite jusqu'à ce qu'il atteigne sa vitesse nominale, puis bascule sur le circuit de fonctionnement. Sur la version à transition ouverte classique , le moteur est brièvement déconnecté lors de cette commutation.
Pendant cet instant, le moteur se comporte comme une génératrice tournante sans alimentation. Lorsque les contacts se referment, il peut être reconnecté en opposition de phase avec l'alimentation, et le courant résultant peut dépasser le courant de démarrage initial. Le dispositif ayant survécu au démarrage se déclenche alors lors de la commutation.
Un démarreur à transition fermée maintient le moteur alimenté en permanence et évite ainsi tout risque de coupure. Si votre appareil se déclenche une ou deux secondes après un démarrage initial réussi, suspectez d'abord le problème de commutation, puis l'appareil lui-même.
Quel est le coût de la réduction de la demande initiale ?
Prix d'achat de chaque méthode
Les fourchettes de prix ci-dessous correspondent aux tarifs du marché pour un moteur de 7.5 à 37 kW et varient considérablement selon la marque et les travaux de tableau électrique nécessaires. Il s'agit d'ordres de grandeur, et non de devis.
| Méthode | Coût typique de l'appareil | Capacité qu'elle tend à économiser |
|---|---|---|
| Directement en ligne | ligne de base, un contacteur et une surcharge | aucun |
| Étoile-triangle | bas, un panneau et une minuterie | modérée |
| démarreur progressif | grossièrement $ 200-800 | grand |
| VFD | grossièrement $ 400-1,800 | grand, plus contrôle de vitesse |
Le prix affiché sous-estime l'écart de coût lors d'une installation réelle. Un variateur de fréquence nécessite généralement une inductance de ligne, parfois un filtre et un câble blindé, ainsi qu'un système de refroidissement du panneau, contrairement à un démarreur progressif. Ces éléments supplémentaires peuvent faire grimper le prix d'une installation de variateur de 20 à 40 % par rapport au prix de l'unité seule, et le rendre deux à trois fois plus cher qu'un démarreur progressif pour une même puissance.
L'effet de chaque méthode sur la demande initiale est décrit dans les données d'application des fabricants, et le manuel d'application de Cummins documente les facteurs de réduction.
La comparaison pertinente n'est pas celle entre un démarreur progressif et un variateur de fréquence, mais plutôt celle entre l'un ou l'autre et la capacité du générateur qu'il réduit.
Le coffret que vous obtenez pour rétrécir
Réduire le courant de démarrage ne modifie pas seulement les performances au démarrage. Cela peut changer la machine que vous achetez.
Prenons un exemple concret. Un moteur nécessitant un démarrage direct important fait passer le jeu de câbles requis dans la catégorie supérieure. Un démarreur progressif réduit considérablement cette surtension, et le même moteur peut désormais être installé dans un jeu de câbles d'une catégorie inférieure. Si ce gain est plus rentable que le coût du démarreur, ce dernier est offert.
Voici le processus de calcul complet ; il est conseillé de le détailler sur papier avant de passer commande. Une étude de cas portant sur un projet de traitement des eaux illustre une comparaison d'options similaires à plus grande échelle : dans les mêmes conditions de démarrage, la solution avec générateur coûte 180 000, tandis que la solution avec démarreur progressif ne coûte que 75 000.
Dmitri a demandé le prix d'un groupe électrogène de secours pour un séchoir à grains équipé d'un seul gros moteur de ventilateur. Le démarrage direct nécessitait un groupe électrogène deux bandes au-dessus de la charge nominale, et le devis a bloqué le projet. Un démarreur progressif sur ce moteur a permis de réduire la puissance requise, et le coût total s'est avéré inférieur à celui du seul groupe électrogène principal. Personne ne lui avait proposé cette option, car le fournisseur du groupe électrogène ne vendait pas de démarreurs.
Combien de démarrages avant que le démarreur ne paie
Prenez le surcoût du groupe électrogène plus important et divisez-le par le coût annuel engendré par l'alternative au démarreur. Un démarreur progressif coûtant quelques centaines de dollars, comparé à un groupe électrogène plus grand valant plusieurs milliers, est rentabilisé dès le premier jour, car le groupe électrogène et le démarreur ne sont achetés qu'une seule fois.
Le calcul s'inverse lorsqu'il y a plusieurs moteurs. Un démarreur par moteur représente vite un coût important, et un kit légèrement plus grand peut alors s'avérer plus économique.
Démarrage de plusieurs moteurs triphasés sur un seul générateur
Séquence et délestage
La règle de séquence est la capacité la moins chère que vous puissiez acheter, car elle est gratuite.
Démarrez d'abord le moteur le plus puissant, tous les autres étant hors tension, puis mettez les autres en marche un par un. Les démarrages simultanés s'additionnent et nécessitent une puissance fixe pendant une fraction de seconde, le temps que le guide de dimensionnement de la FHWA s'applique. En mode échelonné, le groupe ne subit que la puissance du moteur le plus puissant au démarrage, en plus de la charge nominale.
Le délestage repose sur le même principe appliqué intentionnellement. Supprimer une charge non essentielle pendant les quelques secondes d'accélération d'un gros moteur libère de la capacité disponible, et cela ne coûte rien d'autre qu'un signal de commande.
Attention concernant la séquence de démarrage : un groupe électrogène qui démarre un moteur une fois ne pourra peut-être pas le démarrer deux fois de suite, car le moteur a besoin de temps pour retrouver son régime et l’alternateur sa tension. Laissez un intervalle entre les démarrages et vérifiez que le groupe électrogène a bien récupéré avant de démarrer le moteur suivant.
Nadia gérait un site de manutention où deux convoyeurs démarraient simultanément, provoquant le déclenchement du système presque tous les matins. La solution a consisté à installer un séquenceur et à supprimer une charge non essentielle, sans aucun investissement. Le système qui « devait être remplacé » ne l'était en réalité pas.
Techniques de démarrage gratuites
Avant d'engager des capitaux, vérifiez ce que l'équipement motorisé peut faire pour vous.
- Démarrer le moteur à vide. Un compresseur équipé d'une soupape de décharge, ou une machine dotée d'un embrayage, démarre quasiment à vide. Le couple de démarrage requis diminue donc en conséquence.
- Désengagez l'équipement entraîné Pour le premier essai, connectez-le une fois que le système est validé.
Ces dispositifs sont gratuits et permettent parfois de résoudre complètement le problème. Un compresseur qui démarre avec une soupape de décharge fermée est différent d'un compresseur qui démarre avec la pleine pression.
Notre comparatif convertisseur de phase vs générateur couvre la décision d'installation dans son ensemble si vous envisagez des alternatives à un groupe triphasé.
Quand ça ne démarre toujours pas
Analysez le symptôme plutôt que de deviner :
| Ce que tu vois | Ce que cela signifie habituellement | Vérifiez d'abord |
|---|---|---|
| Le disjoncteur se déclenche dès que le moteur est mis en marche. | La demande initiale dépasse ce que l'ensemble peut fournir. | Mesurez la tension aux bornes pendant le démarrage |
| Le set déraille une seconde ou deux après un bon départ | Commutation étoile-triangle, où la transition ouverte peut générer un second courant d'air. | Passez à un démarreur à transition fermée ou vérifiez le temps de commutation. |
| Un contacteur cliquette et le moteur n'atteint jamais sa vitesse maximale. | Le creux est plus profond que ce que le démarreur peut franchir. | Installez un démarreur à maintien mécanique ou réduisez la demande de démarrage |
| Cela démarre une fois, mais pas à la tentative suivante. | Temps de récupération insuffisant entre les départs | Laissez un intervalle et vérifiez que la tension est revenue à la normale. |
Si la demande initiale dépasse la capacité du jeu, aucune astuce de séquençage ou de démarrage ne pourra y remédier. C'est une réalité, et parfois, c'est la bonne.
Rafael avait spécifié un groupe électrogène pour une scierie à partir d'une liste de charges qui prévoyait un démarrage progressif. Ce dernier ayant été supprimé pour des raisons d'économie lors de l'approvisionnement, le groupe électrogène ne pouvait pas démarrer le moteur principal directement. La solution la plus simple était d'utiliser le démarreur prévu par le cahier des charges, mais un groupe électrogène plus puissant aurait également permis de résoudre le problème, moyennant un coût plusieurs fois supérieur.
Notre gamme de générateurs diesel couvre les tailles généralement rencontrées dans ce type de situations.
Questions fréquemment posées
Est-il plus économique d'acheter un démarreur progressif ou un générateur plus puissant ?
On utilise généralement un démarreur progressif. Un démarreur progressif pour un petit moteur industriel coûte quelques centaines de dollars, tandis que la capacité du générateur qu'il permet de réduire est bien plus importante, et le générateur n'est acheté qu'une seule fois. L'exception concerne les sites comportant de nombreux moteurs, où le coût d'un démarreur par moteur s'accumule et où un kit légèrement plus puissant peut s'avérer plus économique.
Pourquoi mon générateur se déclenche-t-il au démarrage d'un moteur ?
Le plus souvent, la chute de tension est trop importante pour le bus, et le contacteur se déclenche plutôt que le groupe électrogène ne cale. Sur un démarreur étoile-triangle, le déclenchement peut se produire lors de la commutation, où une transition ouverte peut engendrer une seconde surtension d'appel supérieure à celle du démarrage initial. Mesurez la tension aux bornes du groupe électrogène pendant le démarrage pour distinguer les deux phénomènes.
Puis-je démarrer un gros moteur avec un petit générateur ?
Parfois, et c'est la méthode de démarrage qui fait la différence. Un démarreur à tension réduite ou un variateur diminue suffisamment la demande de démarrage pour qu'un groupe électrogène beaucoup plus petit puisse lancer le moteur, surtout s'il démarre à vide. Si le groupe électrogène ne peut pas fournir la puissance nécessaire au démarrage, même avec un démarreur, aucune séquence ni aucun réglage ne pourra y remédier.
Quel est le moyen le plus économique de démarrer un moteur avec un générateur ?
Démarrez-le à vide, avant tout autre moteur du bus, et décalez le démarrage des autres moteurs. Ces trois opérations sont gratuites. Si le groupe électrogène reste limite, un démarreur progressif est généralement la solution la plus économique ; il permet de réduire la taille du groupe plutôt que de simplement gérer les surtensions.
Conclusion
Le choix entre démarrer un moteur triphasé avec un générateur se résume à une question de budget. Soit on investit dans un groupe électrogène suffisamment puissant pour absorber la surtension au démarrage, soit on opte pour un modèle moins cher, équipé d'un système qui atténue cette surtension.
C'est la chute de tension, et non l'intensité, qui fixe la limite. Veillez à rester dans les limites de tolérance du bus, surveillez la commutation étoile-triangle et décalez les moteurs pour éviter deux démarrages simultanés. Ces précautions sont gratuites et permettent de résoudre bien plus de problèmes qu'on ne le pense.
Là où ce n'est pas le cas, un démarreur progressif coûte généralement moins cher que la capacité qu'il permet d'économiser. Et lorsque même cela ne suffit pas, un kit plus grand est la solution idéale, et non un échec commercial.
