Faire tourner un moteur asynchrone triphasé sur alimentation monophasée : 3 méthodes éprouvées

Faire fonctionner un moteur asynchrone 3-phases sur alimentation 1-phase – 3 méthodes

Selon le type d'alimentation AC, les moteurs asynchrones sont classés en triphasés et monophasés. Dans la plupart des applications industrielles et agricoles, le moteur triphasé est largement préféré au monophasé.

Faute de puissance triphasée continue en agriculture, un phase est souvent déconnectée au sectionneur général (GOS). Deux phases sur trois restent disponibles. Mais avec un arrangement spécial, il est possible de faire tourner un moteur triphasé sur du monophasé.

Le moteur triphasé est auto-démarrage : son stator crée un champ magnétique tournant avec déphasage 120°. Le monophasé crée un champ pulsant → pas auto-démarrage, nécessite un auxiliaire de démarrage.

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Il faut donc un arrangement supplémentaire. Trois méthodes :

• Condensateur statique (méthode par déphasage)
• Variateur de fréquence (VFD)
• Convertisseur rotatif

Chaque méthode est détaillée ci-après.

Utilisation d'un condensateur statique

L'alimentation triphasée crée un champ tournant équilibré 120° déphasé. En monophasé, champ pulsant → pas de couple de démarrage. Dans un moteur monophasé, un enroulement auxiliaire crée le déphasage. Un condensateur ou self peut aussi créer ce déphasage.

Même principe : utiliser les 3 enroulements du moteur triphasé et déphaser l'un d'eux par condensateur ou self. Une fois démarré sur monophasé, le moteur tourne en capacité réduite. Rendement/net output = 2/3 de la puissance nominale.

Cette méthode est aussi appelée convertisseur de phase statique, méthode par déphasage ou méthode de rebobinage.

Parfois deux condensateurs : un de démarrage (4 à 5 fois plus gros) et un de marche. Le condensateur de démarrage se déconnecte après démarrage. Le condensateur de marche reste en circuit. Schéma (moteur en étoile, condensateurs entre deux phases) :

Alimentation monophasée = 2 bornes. Une borne sur enroulement série, l'autre sur borne restante du triphasé. Parfois un seul condensateur :

Petits moteurs souvent en étoile. Autotransformateur pour relever tension : triphasé 400-440 V vs monophasé 200-230 V (50 Hz).

Possible sans autotransformateur (tension reste 200-230 V). Moteur tourne mais couple faible (tension basse). Résolu en ajoutant condensateur de démarrage supplémentaire (fig.1) = condensateur de démarrage ou de verrouillage de phase.

Pour inverser le sens de rotation, modifier le branchement :

Limites :

• Puissance de sortie réduite à 2/3 de la puissance nominale.
• Usage temporaire uniquement, pas pour fonctionnement continu.
• Effet de charge continu sur deux phases → durée de vie réduite.

Utilisation d'un VFD (Variateur de Fréquence)

VFD = Variable Frequency Drive. Dispositif de contrôle moteur (vitesse ajustable). Ajuste le courant d'entrée selon la demande (charge). Permet fonctionnement efficace sur charges variables.

Meilleure méthode pour faire tourner un triphasé sur monophasé. Entrée monophasée → VFD redresse en DC → reconvertit en triphasé AC. Fréquence de sortie ajustée par VFD.

Alimentation monophasée → VFD → sortie triphasée → moteur triphasé. Élimine le pic de courant au démarrage. Démarrage progressif de l'arrêt à vitesse nominale. Différents types/calibres VFD selon applications/moteurs. Choisir le VFD adapté.

Avantages du VFD :

• Démarrage doux (soft start) par réglage paramètres VFD.
• Fonctionnement optimal avec haut rendement.
• Auto-diagnostic : protection surtension, surcharge, surchauffe, etc.
• Programmable pour contrôle automatique du moteur.

Utilisation d'un convertisseur de phase rotatif

Autre méthode : convertisseur de phase rotatif (RPC). Processus coûteux. Meilleure performance : génère un signal triphasé parfait en sortie. Mais peu utilisé car coût très élevé.

Schéma de raccordement :