Comprendre la plaque signalétique d'un moteur électrique

Comprendre la plaque signalétique
d’un moteur électrique

Les triphasés étant les plus communs ;-)

© Colligé et rédiger par Pierre Blouin – www.electromecanique.info - 2012

Introduction

 De nos jours, presque tous les processus industriels sont en
mouvement grâce à des moteurs électriques.

 Ceux-ci sont normalisés pour permettre l’interchangeabilité entre
les divers fabricants.

 D’où l’importance de bien comprendre tous les éléments
retrouvés sur la plaque signalétique.

 Dans cette présentation, nous prendrons une plaque signalétique
d’un moteur triphasé, car ils sont les plus communs en industrie.

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La plaque signalétique

 J’ai choisi cette plaque, car elle contient toutes les informations
que nous devons apprendre à connaitre.

 De plus, comme ce n’est pas un fabricant américain, on ne
pourra pas me reprocher de faire de la publicité pour un de
ceux-ci ;-)

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On commence avec les normes…

La fabrication des moteurs électriques est régie par différentes normes qui établissent les
paramètres de construction tels que les caractéristiques électriques, les dimensions et le
matériel à utiliser.

 NEMA : National Electrical Manufacturers Association (Américaine)
 EEMAC : Association des Manufacturiers électriques et Électronique du Canada
 CSA : Canadian Standard Association
 CEI : Commission électrotechnique internationale (IEC en anglais, européenne)
 IEEE : Institute of Electrical and Electronic Engineers (européenne)
Ici, ce moteur est approuvé par la CSA.

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La puissance du moteur

 La puissance du moteur est indiquée en HP ou en KW.

 C’est la puissance que celui-ci développe quand il a
atteint sa vitesse maximale.

 Donc, quand il a atteint sa vitesse maximale il a un
torque de :
5252 1 5252
 = Donc = 1720 = 3,05 livres-pied

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La vitesse de rotation

 Cette information nous indique la vitesse de
rotation de l’arbre quand celui-ci subit une
charge équivalente à sa puissance maximale.

 Donc ce moteur tourne à 1720 RPM quand il
a une charge de 1 HP .

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La vitesse de rotation

 La vitesse est aussi relative à la # de Pôles Vitesse
fréquence de la tension d’alimentation. théorique
2
 La formule pour la vitesse de rotation 4 3600
est : 6
120 é 8 1800
 = ô
1200
 Donc la vitesse théorique est de 1800
RPM… 900

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La vitesse de rotation

 Il y a une différence entre la vitesse théorique
et la vitesse réelle à cause du glissement entre
le champ tournant et l’entrainement effectif du
rotor.

 On peut calculer ce pourcentage de glissement
avec la formule suivante :

 % = . ℎé − . é
. ℎé
 Donc pour ce moteur, son pourcentage de
glissement serait de :

 1800 −1720 = 0,044 4,4%
1800

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La classe d’insolation

 La durée de vie d'un moteur est liée en grande partie à son isolation, car celle-ci empêche le
passage de courant entre les conducteurs ou à la masse.

 Les températures du tableau de la page suivante sont des valeurs permissibles lors du
fonctionnement du moteur. Au-delà de ces températures, il y a vieillissement prématuré de
l'isolation ce qui réduit la durée de vie du moteur.

 À titre indicatif, pour chaque 10°C au-dessus de la classe d'isolation, la durée de vie est
réduite de 50%.

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La classe d’insolation

 La température maximale est la somme de la température
recommandée pour la classe d’isolation et de la température ambiante
maximum qui est indiquée sur la plaque.

 La zone de danger est une marge de tolérance acceptable…
 Donc, le bobinage de notre moteur doit rester en bas de 130°C (80 +

40 + 10) pour avoir une durée de vie optimale d’à peu près 20,000 h.

Classe Plage de travail recommandée Zone de danger Température maximale de bobinage
d'isolation du bobinage
A 60 Celcius 5 Celcius 105 Celcius
10 Celcius 130 Celcius
B 80 Celcius 10 Celcius 155 Celcius
15 Celcius 180 Celcius
F 105 Celcius

H 125 Celcius

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La classe d’insolation

 Comme le bobinage est à l’intérieur du bâtie, il est difficile , voire impossible d’utiliser un
thermomètre laser pour y valider la température de fonctionnement.

 Il est possible de vérifier la température à laquelle les enroulements sont soumis par une
méthode appelée "par résistance".

 Cette méthode nécessite un ohmmètre de précision. Elle consiste à déterminer
l'augmentation de température du bobinage entre le moment où le moteur est froid et
le moment où il est à son plus chaud, car la résistance des conducteurs augmente
proportionnellement à l’élévation de sa température.

Procédure de test:
1. Avec le moteur à l'arrêt et à la température de la pièce, mesurer la résistance d'une

phase.
2. Relever la température ambiante.
3. Mettre le moteur en service et le laisser fonctionner jusqu'à ce qu'il atteigne sa stabilité

thermique (normalement 2 à 3 heures)
4. Une fois le moteur stabilisé, le mettre hors service et relever rapidement la résistance

de la même phase.
5. Relever la température ambiante à la fin de l'essai.
6. Calculer l'échauffement avec la formule suivante :

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La classe d’insolation

 ∆ = 2− 1 (234,5 + 1) + 1 − 2
1
Où

R1 = résistance du bobinage à froid (Ω)

R2 = résistance du bobinage à chaud (Ω)

T1 = température ambiante au début (°C)

T2 = température ambiante à la fin (°C)

 Pour déterminer la température des
enroulements :

 = ∆ + 2

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La tension d’alimentation

 Le voltage nous indique sous quelle tension le moteur peut
fonctionner.

 Celui-ci possède deux possibilités de tension.
 Pour cette raison, le fabricant indique comment le brancher en

fonction de la tension choisie.
 Cette information peut être sur la plaque signalétique ou sur

une étiquette dans le boitier de connexion.

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Le courant de fonctionnement

 Naturellement, avec la tension, vient le courant que le moteur va
utiliser quand il tourne à sa vitesse maximum et à puissance
maximum.

 Certaines plaques vont avoir l’indication F.L.A , qui veut dire Full
Load Amperage.

 Comme ce moteur peut fonctionner avec différente tension, le
fabricant indique les différentes intensités en fonction de la
tension.

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Note sur la tension d’alimentation

 La tension fournie par le réseau électrique est normalement stable, soit 208, 240,
480, 600, 2400, 4160 V. Ces tensions sont susceptibles de comporter certaines
variations, c'est pourquoi la plupart des fabricants garantissent un fonctionnement
acceptable des moteurs sous des baisses ou des hausses de 10% de la tension
d'utilisation normale.

 Ces variations de tension ont un effet direct sur la saturation du circuit magnétique
du moteur et, de ce fait, entraînent un changement de toutes ses caractéristiques.
Le tableau ci-dessous montre l'influence d'un écart de ± 10 % de la tension sur les
caractéristiques d'un moteur à induction de type B.

Caractéristiques Tension

Glissement 110 % 90 %
Rendement - 17 % + 23 %
Facteur de puissance +1% -2%
Courant nominal -3% +1%
Échauffement -7% + 11 %
Couple de démarrage -4% +7%
Courant de démarrage + 21 % - 19 %
+ 10 % - 10 %
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Note sur la tension d’alimentation

 Il est important de choisir un moteur qui
possède une tension d'utilisation le plus
près possible de la tension du réseau sur
lequel il sera branché.

 Le graphique montre l'influence de la
tension sur le courant à vide et en charge
d'un moteur asynchrone de type B. On
peut remarquer que le courant à vide peut
atteindre la valeur du courant nominal en
charge si la surtension est trop
importante.

 Pour la courbe, on suppose un moteur
optimisé à 460 V. Cette courbe peut être
décalée en regard du niveau de saturation
du moteur.

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Type de construction

 ENCL = enclosure = type de construction.
 Il existe deux types de construction :

◦ Moteur ouvert
◦ Moteur fermé

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Moteurs ouverts

 Dans ce type de construction, l'air est aspiré et circule à l'intérieur du moteur sur le bobinage
pour le refroidir avant d'en ressortir.

 Protégé contre les gouttes d'eau: les ouvertures de ventilation sont situées de façon à
protéger le moteur contre les chutes de gouttes d'eau ou de poussières, jusqu'à 15 ° de la
verticale. (Open Drip proof, ODP)

 Protégé contre les éclaboussures: les ouvertures de ventilation sont situées de façon à
protéger le moteur contre les chutes de gouttes d'eau, de poussières ou de particules solides
jusqu'à 100° de la verticale. (Open Splash Proof, OSP)

 À ventilation externe: ventilé au moyen d'un système de ventilation actionné par un
moteur indépendant. (Open Fan Cooled, OFC)

 À canalisation d'air: un conduit d'air peut être fixé aux ouvertures du moteur de façon à
réduire la possibilité d'infiltration de pluie, de neige et de particules solides.

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Moteur Fermés

 La construction de ce type de moteur ne permet pas l'échange d'air de l'extérieur vers
l'intérieur. Il ne peut opérer qu'avec un ventilateur monté directement sur l'arbre. L'air dégagé
par l'hélice créera un "champ d'air" qui aidera au refroidissement du moteur.

 Fermé ventilé : Un ventilateur est monté sur l'arbre du moteur pour forcer l'air à circuler sur
la carcasse. La carcasse de ce moteur est souvent munie d'ailettes pour faciliter l'échange de
chaleur. (TEFC:Totally Enclosed Fan Cooled)

 Fermé non ventilé : Ce moteur ne possède aucune ventilation et est généralement de faible
puissance. Dans certains cas, sa charge peut-être elle même un ventilateur à hélice qui permettra
une ventilation supérieure au moteur fermé ventilé. (TEAO :Totally Enclosed Air-Over):

 Antidéflagrant: ce moteur supporte des explosions de gaz internes et empêche l'inflammation
de gaz externes.(TEEP :Totally Enclosed Explosion Proof)

 Protégé contre les poussières inflammables: sa conception exclut l'introduction de
poussières inflammables à l'intérieur du moteur.

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Type de service

 Le type de service peut aussi être identifié par « time rating » ,
« duty » ou encore « duty cycle ».

 En principe, les moteurs triphasés à induction en service continu sont
spécialement conçus pour tourner à la puissance nominale.

 La plupart des moteurs fonctionnent souvent en service non continu.
 Certains moteurs ne fonctionnent que pendant une brève période,

d’autres tournent toute la journée, mais avec une faible charge, et de
nombreux moteurs doivent accélérer de fortes inerties ou sont
commandés en mode commuté et freinés électriquement.

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Type de service

 Neuf types de services principaux de S1 à S9 ont été spécifiés dans la norme
CEI 34.

 La plupart des cas qui se présentent dans la pratique peuvent être ramenés à
l’un de ces types de service :

 S1: Service continu
 S2: Service temporaire
 S3: Service périodique intermittent sans démarrage
 S4: Service périodique intermittent à démarrage
 S5: Service périodique intermittent à démarrage et freinage électrique
 S6: Service continu à charge intermittente
 S7: Service ininterrompu à démarrage et freinage électrique
 S8: Service ininterrompu à variations périodiques de charge/de vitesse
 S9: Service ininterrompu à variations non périodiques de charge/de vitesse

 Le plus commun en industrie est le service continu…

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Hp au démarrage

 Telles que définies par NEMA, les valeurs de kilovolt-
ampère par hp correspondent à une lettre pour les
moteurs triphasés.

 La valeur attribuer à cette lettre nous permet de calculer
l’intensité au démarrage.

 Cette information est utile pour la sélection ou
l’ajustement des protections.

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Hp au démarrage

CODE kVA/hp CODE kVA/hp
A 0,00 - 3,14 L 9,0 - 9,99
B 3,15 - 3,54 M 10,0 - 11,19
C 3,55 - 3,99 N 11,2 - 12,49
D 4,00 - 4,49 P 12,5 - 13,99
E 4,5 - 4,99 R 14,0 - 15,99
F 5,0 - 5,59 S 16,0 - 17,99
G 5,6 - 6,29 T 18,0 - 19,99
H 6,3 - 7,09 U 20,0 - 22,39
J 7,1 - 7,99 V 22,4 et plus
K 8,0 - 8,99

 Chaque lettre offre une plage de valeur.

 Dans la pratique, nous utilisons la valeur
moyenne pour notre calcul.

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Hp au démarrage

 La formule pour le KVA par Hp est :

 = 3
1000

 À partir de cette formule, si on isole le courant de
démarrage et que l’on simplifie, cela nous donne :

 = 577


 Comme notre moteur a le code K, s’il est alimenté à
208 volts, son intensité de démarrage sera :

 1 8,5 577 = 23,58 Ampères …
208
 Nous sommes loin du 3,8 ampères utilisé en cours
de fonctionnement…

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Efficacité à pleine charge

 Le rendement d'un moteur s'exprime en pourcentage. Il est le
rapport entre la puissance électrique absorbée par le moteur et
la puissance mécanique disponible au bout de l'arbre.

 Le moteur idéal transformerait toute son énergie électrique en
énergie mécanique et son rendement serait donc de 100%, mais
ce moteur n'existe pas encore.

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Efficacité à pleine charge

 Si un moteur possède un rendement de 80%, cela signifie que
20% de la puissance électrique absorbée s'est perdue dans le
moteur.

 La principale source de perte est le bobinage. Quand un courant
circule dans un fil ayant une certaine résistance, l'énergie
électrique se transforme en chaleur.

 Ce phénomène est appelé les pertes joules.
 Viennent ensuite les pertes dans le fer, c'est-à-dire l'énergie

utilisée pour magnétiser les tôles laminées sur lesquelles le
bobinage est enroulé.
 Les faibles courants circulant entre les tôles sont appelés les
pertes de fer.
 Les pertes au rotor sont aussi causées par le frottement des
roulements et le ventilateur.
 Même si elles sont beaucoup moins importantes que les autres
pertes, elles sont toujours présentes.

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Le bâtie

 Fr-Frame = Numéro selon NEMA en référence
avec les dimensions mécaniques du bâti du
moteur.

 Cette information assure l'interchangeabilité
mécanique des moteurs pour les dimensions de
montage et d'arbre.

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Les dimensions…

Bâtie D E 2F H N O P U V AA AB AH AJ AK BA BB BD XO Filet Clavette
2-5/8 1-3/4 9/32 5 4-11/16 4-1/32 2-1/16 1-9/16
42 2-1/8 1-11/16 SLOT 1-1/2 5-7/8 5-11/16 3/8 1-1/8 3/8 4-3/8 1-5/16 3-3/4 3 2-1/2 1/8 4-5/8 2-1/4 1/4-20 Plat
3 11/32 6-7/8 6-5/8 2-3/4 2-1/4
48 3-1/2 2- 2-3/4 SLOT 1-7/8 6-7/8 6-5/8 1/2 1-1/2 1/2 5 1-11/16 3-3/4 3 2-1/4 1/8 5-5/8 2-1/4 1/4-20 Plat
3-1/2 7/16 11/32 5-1/4
56 2-3/4 3 SLOT 2-7/16 8-11/16 7-7/8 5/8 1-7/8 1/2 2-1/16 5-7/8 4-1/2 2-3/4 1/8 6-1/2 2-3/8 3/8-16 3/16
56H 4-1/2 5 11/32 2-1/8 5-7/8
143T 3-3/4 4 10-1/4 9-9/16 7/8 2-1/4 3/4 2-1/8 5-7/8 4-1/2 1/8 6-1/2 2-3/4 3/8-16 3/16
145T 5-1/4 5 13/32 2-1/2 3/4 7-3/8 5-7/8 4-1/2 1/8 6-1/2 3/8-16
182 4-1/4 4-1/2 7/8 2-1/4 3/4 2-1/8 5-7/8 4-1/2 8- 1/8 6-1/2 3/8-16 3/16
184 5-1/2 13/32 2-11/16 7/8 2-1/4 2- 2-1/8 7-1/4 1/2 1/4 1/2-13 3/16
182T 4-1/2 2-11/16 1-1/8 2-5/8 7-1/4 8-1/2 1/4 9 1/2-13 1/4
184T 5-1/2 3-9/16 1-1/8 3/4 2-5/8 9 1/4
213 5-1/2 3-9/16 1-1/8 2-3/4 2-3/4 7-1/4 8-1/2 3-1/2 1/4 1/2-13 1/4
215 7 3-1/2 1-1/8 2-3/4 9 1/4
213T 5-1/2 3-1/2 1-3/8 3 3-1/8 5/16
215T 7 3-7/8 1-3/8 3 3- 3-1/8 5/16
3-7/8
3/8
3-3/8

 Voici un extrait du tableau dimensionnel de la
norme NEMA.

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Le facteur de service

 Service factor : Facteur de service indiquant la capacité de
dépassement de manière soutenue de sa puissance nominale
mécanique.

 Avec un facteur de 1,15, cela veux dire que l’on peut dépasser de 15%
de la puissance nominale sans que le moteur en souffre, mais il se peut
que le RPM et le courant maximal en soit affectés.

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Les roulements

 Certains fabricants sont gentils avec les mécaniciens qui doivent faire
l’entretien des moteurs électriques. Ils nous donnent les numéros de
roulements qui sont à l’intérieur.

 Ainsi nous pouvons valider d’avoir les roulements en main avant d’ouvrir
le moteur.

 D.E = Drive End = côté de l’arbre de sortie
 O.D.E = Opposite Drive End = côté opposé à l’arbre de sorti. C’est le

côté du ventilateur sur un TEFC.

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La caractéristique couple-vitesse

 Un des paramètres importants de sélection d'un moteur électrique
est la caractéristique couple-vitesse.

 NEMA désigne par les lettres A, B, C, D et E les différents types de
moteurs de 200 hp et moins.

 Cette désignation est utilisée pour les moteurs triphasés à cage
d’écureuil seulement.

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Caractéristique couple-vitesse

 Noter que le pourcentage de la  1= couple de démarrage :
vitesse est en fonction de la  Le couple instantané fourni par le
vitesse maximum théorique.
moteur pour entrainer une
 Si l’on regarde bien, le % de charge à partir d’une vitesse
vitesse au couple nominal , est nulle
légèrement inférieur à 100%  2= couple d’accrochage:
 Le couple le plus faible fourni par
le moteur lors de son
accélération
 3= couple de décrochage :
 Le plus fort couple que peut
fournir le moteur.Au-delà de ce
couple, le moteur cale.
 4= couple nominal :
 Le couple demandé au moteur
pour entrainer la charge

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Caractéristique couple-vitesse

Ligne du 100% du couple nominal
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caractéristique couple-vitesse

Type Couple de démarrage et de Courant Glissement efficacité application
A décrochage
3a5% moyenne Ce type est moins utilisé à cause
démarrage normal, de son fort courant de
décrochage élevé démarrage.

B démarrage normal, Moins 3 à 5% Moyenne à Ce type de moteur est le plus
décrochage normal que A élevée courant car il convient à presque
toutes les applications.

C démarrage élevé 1 a 5% moyenne Pour les applications qui
décrochage normal moyenne nécessitent un couple de
faible 5 a 8% élevée démarrage plus élevé.
D démarrage très élevé Peux
Plus élevé atteindre Pour les applications du type de
E démarrage normal, que B 25% levage, presse avec gros volant
décrochage normal d'inertie.
Plus faible que B 0,5 a 3%
Pour des applications nécessitant
un couple de démarrage
relativement faible comme des
pompes centrifuges ou des
ventilateurs

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Caractéristique couple-vitesse

 Notre moteur correspond au couple-vitesse de la désignation B.

 Selon la norme, le couple de démarrage correspond à 150% du
couple nominal.

 Donc comme son couple nominal est de 3.05 livres-pied, son
couple de démarrage est de :
3,05 150
 100 = 4.57 livres-pied

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Finalement

 Je pense que nous avons fait le tour des informations
utiles que nous retrouvons sur une plaque signalétique
d’un moteur triphasé à cage d’écureuil.

 Je suis certain que vous comprenez l’importance de ces
informations lorsque vous commanderez un moteur de
remplacement dans la pratique de votre métier.

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sources

 Les moteurs électriques sont bien connus et bien
documentés. Cette présentation est un résumé des
informations que j’ai trouvées , le tout agrémenté de
commentaire résultant de mon expérience professionnelle.

 Guide technique 2007 de la corporation des maitres
électriciens du Québec pages 2.1 à 2.13 .

 Richard Roy : www.depannezvous.com
 Diverses images avec google image dont celle de la plaque :

www.arescobuyersclub.com/
 Allen Bradley : ab.rockwellautomation.com/
 Lesson : www.leeson.ca/
 Baldor : www.baldor.com/
 US Motor : www.usmotors.com/

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