Relais thermique ou disjoncteur moteur : quelle protection choisir pour vos moteurs ?
Un moteur ne tombe presque jamais en panne d’un coup. Il chauffe d’abord, pendant des semaines.
Une pompe qui force parce que la roue est encrassée, un ventilateur dont le roulement fatigue, une phase perdue sur le réseau : dans tous ces cas, le moteur continue de tourner, en tirant un peu plus de courant que prévu. Rien ne déclenche, puisque le courant reste très en dessous du seuil d’un court-circuit. Et le bobinage cuit lentement.
C’est exactement ce que la protection contre les surcharges est censée voir. Deux solutions se partagent le marché : le relais thermique, associé à un contacteur, et le disjoncteur moteur, qui regroupe plusieurs protections dans un seul appareil.
Dans l’article précédent, nous avions vu que le contacteur, lui, ne protège rien : il ouvre et ferme sur ordre. Voyons maintenant qui surveille réellement le moteur, et comment choisir.
Sommaire
1. Le départ moteur : trois fonctions à assurer
Quelle que soit l’architecture retenue, un départ moteur doit toujours assurer trois fonctions distinctes :
- La protection contre les courts-circuits. Un défaut franc, des milliers d’ampères, une coupure en quelques millisecondes. C’est le rôle du magnétique, du disjoncteur ou des fusibles.
- La commande. Démarrer et arrêter le moteur, à distance, des dizaines de fois par jour s’il le faut. C’est le contacteur.
- La protection contre les surcharges. Le courant reste proche du nominal mais le dépasse dans la durée. C’est le relais thermique ou la partie thermique du disjoncteur moteur.
Toute la discussion qui suit porte sur la troisième fonction, et sur la façon dont on la regroupe, ou non, avec la première.
2. Le relais thermique : la surveillance classique
Le relais thermique se monte directement sous le contacteur. Le courant du moteur traverse des bilames, deux métaux de dilatations différentes. Quand le courant dépasse le réglage assez longtemps, les bilames se déforment et font basculer un contact qui coupe le circuit de commande du contacteur. Le contacteur retombe, le moteur s’arrête.
Deux choses en découlent, et elles expliquent la plupart des malentendus :
- Le relais thermique ne coupe pas la puissance lui-même. Dans un départ moteur classique, le relais thermique agit sur le circuit de commande du contacteur ; il ne coupe donc pas directement le circuit de puissance.
- Il ne protège pas contre les courts-circuits. Il faut lui associer un disjoncteur magnétique ou des fusibles.
Le réglage, le seul geste qui compte
Le courant de réglage se cale sur le courant nominal lu sur la plaque du moteur, à la tension d’emploi, jamais sur le calibre du contacteur. C’est le réglage, et rien d’autre, qui détermine si la protection est utile.
Les classes de déclenchement
La classe de déclenchement (norme CEI 60947-4-1) indique le temps que la protection tolère au démarrage :
| Classe | Usage typique |
|---|---|
| 10 | Démarrages normaux : pompes, ventilateurs, compresseurs courants |
| 20 | Démarrages longs ou à forte inertie |
| 30 | Démarrages très longs, grosses inerties |
Une classe trop basse déclenche à chaque démarrage. Une classe trop haute laisse le moteur chauffer plus longtemps. Sur les charges à forte inertie, c’est le point à vérifier avant la mise en service.
Il existe aussi des relais de surcharge électroniques, plus précis, souvent avec détection de perte de phase et affichage du courant.
3. Le disjoncteur moteur : deux protections dans un boîtier
Les disjoncteurs moteurs magnétothermiques courants intègrent généralement :
- un déclencheur thermique réglable sur le courant du moteur, pour les surcharges ;
- un déclencheur magnétique pour les courts-circuits ;
- une commande manuelle en façade et, selon les modèles, une fonction de sectionnement et un cadenassage.
Il se règle lui aussi sur le courant de plaque du moteur, dans une plage donnée (par exemple 9 à 14 A). Les gammes courantes couvrent les petits et moyens moteurs, comme la gamme TeSys Deca GV2 de Schneider Electric, avec des références normalisées par la CEI 60947-2 pour la partie disjoncteur.
Ce qu’il ne fait pas : commander le moteur à distance, et encaisser des dizaines de manœuvres par jour. Un disjoncteur est conçu pour une endurance de manœuvres bien plus faible que celle d’un contacteur. Pour tout ce qui démarre et s’arrête régulièrement, ou qui doit être piloté par un automate, il faut lui associer un contacteur.
4. Comparatif : relais thermique ou disjoncteur moteur
Aucune des deux solutions n’est meilleure dans l’absolu. Elles répondent à des contraintes différentes.
5. La coordination type 1 et type 2
C’est le point que l’on oublie le plus souvent en consultation, et qui distingue un départ moteur bien étudié d’un simple empilement de composants.
Après un court-circuit, que retrouve-t-on dans l’armoire ? La norme CEI 60947-4-1 définit deux niveaux de coordination entre la protection court-circuit, le contacteur et la protection de surcharge :
- Type 1 : le départ moteur ne doit présenter aucun danger pour les personnes et l’installation, mais le contacteur et le relais peuvent être endommagés. On accepte de les remplacer après le défaut.
- Type 2 : aucun dommage n’est admis, sauf une légère soudure des contacts, facilement séparable. Le départ est censé pouvoir repartir après vérification.
Le type 2 coûte plus cher, parce qu’il impose des associations validées par le constructeur. Les fabricants publient des tableaux de coordination qui donnent, pour une puissance moteur donnée, le trio exact à respecter. On ne compose pas ces associations soi-même.
En pratique, le choix entre coordination de type 1 et de type 2 dépend du niveau de continuité de service recherché, des exigences de l’installation et des associations validées par le constructeur. C’est une décision à prendre à l’étude, pas au montage.
6. Comment choisir, cas par cas
VOTRE MOTEUR DOIT ÊTRE PROTÉGÉ ?
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│ Comment le moteur doit │
│ être commandé ? │
└─────────────────────────┘
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À distance Manuellement
│ │
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CONTACTEUR Le départ est-il
nécessaire déjà protégé contre
│ les courts-circuits ?
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│ ┌─────┴─────┐
│ │ │
│ Oui Non
│ │ │
│ ▼ ▼
│ RELAIS THERMIQUE DISJONCTEUR
│ + CONTACTEUR MOTEUR
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La protection contre les courts-circuits
est-elle déjà assurée en amont ?
│
┌─────┴─────┐
│ │
Oui Non
│ │
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RELAIS THERMIQUE DISJONCTEUR
+ CONTACTEUR MOTEURPrenez le disjoncteur moteur quand :
- la place manque dans l’armoire ;
- vous voulez un sectionnement et un réarmement visibles en façade ;
- le départ est isolé, sans grande logique de commande autour ;
- vous voulez limiter le nombre de références en magasin.
Prenez le contacteur avec relais thermique quand :
- il y a beaucoup de départs moteurs, et le coût à l’unité pèse sur le total ;
- l’installation existante est déjà câblée ainsi, et la maintenance connaît ces appareils ;
- vous avez besoin d’un relais de surcharge électronique, avec détection de perte de phase ou remontée d’information ;
- la protection court-circuit est déjà assurée en amont par des fusibles ou un disjoncteur.
Dans les deux cas : dès qu’il faut démarrer et arrêter depuis un automate ou un pupitre, un contacteur reste nécessaire.
7. Le cas du variateur et du démarreur progressif
Lorsqu’un moteur est alimenté par un variateur de vitesse, la protection thermique du moteur peut être assurée par les fonctions de protection intégrées au variateur, à condition que celui-ci soit correctement paramétré et que l’application le permette.
Il ne faut donc pas ajouter systématiquement un relais thermique classique entre le variateur et le moteur : l’architecture de protection doit être étudiée selon le variateur et les prescriptions du constructeur.
Le raisonnement reste valable pour le démarreur progressif, dont les protections intégrées dépendent du modèle. Nous revenons en détail sur ces deux appareils dans un article de cette série, après avoir déjà comparé les modes de démarrage.
8. 5 erreurs qui grillent les moteurs
1. Régler la protection sur le calibre du contacteur. Le réglage se fait sur le courant de la plaque du moteur, à la tension d’emploi. Un relais réglé trop haut est un relais décoratif.
2. Choisir la classe de déclenchement au hasard. Sur une charge à forte inertie, une classe 10 déclenche à chaque démarrage, et l’exploitant finit par monter le réglage au maximum pour avoir la paix. La protection est alors perdue.
3. Mettre le réarmement en automatique sans y réfléchir. Un moteur qui redémarre seul après un déclenchement, sur une machine accessible, c’est un risque pour l’opérateur, et souvent un cycle de surchauffe répété jusqu’à la casse.
4. Oublier de réajuster après un changement de moteur. Le moteur de remplacement n’a pas toujours le même courant nominal. Le réglage doit suivre, et la nouvelle valeur doit figurer sur le schéma.
5. Croire que le disjoncteur moteur dispense du contacteur. Il protège et il sectionne, mais il n’est pas fait pour manœuvrer plusieurs fois par jour, ni pour être piloté à distance.
9. FAQ
Quelle différence entre un relais thermique et un disjoncteur moteur ?
Le relais thermique protège uniquement contre les surcharges et agit sur le circuit de commande du contacteur. Le disjoncteur moteur regroupe la protection contre les surcharges et celle contre les courts-circuits, et coupe lui-même la puissance.
Le disjoncteur moteur remplace-t-il le contacteur ?
Non, dès qu’il faut démarrer et arrêter régulièrement ou piloter le départ à distance. Son endurance de manœuvres est très inférieure à celle d’un contacteur.
Comment régler un relais thermique ?
Sur le courant nominal indiqué sur la plaque du moteur, à la tension d’emploi, puis en vérifiant la classe de déclenchement selon la durée du démarrage.
Que veut dire la classe 10 ou 20 ?
C’est le temps que la protection tolère au démarrage. La classe 10 convient aux démarrages normaux, la classe 20 aux démarrages longs ou à forte inertie.
Qu’est-ce que la coordination de type 2 ?
Une association validée entre la protection court-circuit, le contacteur et la protection de surcharge, qui garantit qu’après un court-circuit le départ moteur n’est pas détruit et peut repartir après vérification.
Faut-il un relais thermique derrière un variateur de vitesse ?
Non, la protection thermique du moteur est assurée par le variateur. Un relais thermique classique y perd sa précision, car le courant n’est plus sinusoïdal.
Un départ moteur se décide à l’étude, pas au montage
Le choix entre relais thermique ou disjoncteur moteur ne se joue pas sur quelques dirhams de composants. Il se joue sur la place disponible, sur le niveau de coordination retenu, sur ce que l’exploitant devra faire le jour du déclenchement, et sur le nombre de références qu’il gardera en magasin.
Chez Panel-Tronix, nous étudions ces départs avec vous, schémas à l’appui, et nous câblons vos coffrets de commande et vos armoires d’automatisme dans notre atelier de Casablanca.
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