Électrotechnique et énergie : protection, sections et moteur asynchrone
Le domaine Électrotechnique et énergie porte sur le dimensionnement et la protection des installations qui alimentent la partie opérative : schémas, régimes de neutre, choix des protections et des sections de conducteurs, moteur asynchrone et son alimentation, facteur de puissance. C'est le domaine où les erreurs d'unité et les facteurs oubliés coûtent le plus de points.
Schémas et régimes de neutre
- Le schéma unifilaire donne la structure (transformateur, tableau, départs) ; le schéma multifilaire détaille conducteurs et bornes.
- TT : neutre du transformateur et masses à la terre ; le courant de défaut est limité par les prises de terre, la coupure est assurée par un dispositif différentiel.
- TN : masses reliées au neutre ; le défaut devient un court-circuit franc, coupé par le dispositif de surintensité.
- IT : neutre isolé ou relié par impédance ; le premier défaut est signalé sans coupure, le second est coupé.
Protections et sections
Le calibre doit satisfaire In ≤ Iz du câble, avec protection contre les surcharges et les courts-circuits (pouvoir de coupure, courbe B/C/D ou courbe moteur). La section dépend du courant d'emploi, du mode de pose, de la température ambiante et du nombre de circuits ; on vérifie ensuite la chute de tension et la contrainte thermique k²S² ≥ I²t.
Moteur asynchrone
Fréquence de synchronisme ns = 60·f/p, avec p = nombre de paires de pôles ; glissement g = (ns − n)/ns. Le couplage se lit sur la plaque : un moteur 400/690 V sur réseau 400 V se couple en triangle ; un moteur 230/400 V se couple en étoile.
Exemple raisonné
Moteur 5,5 kW, 400 V triphasé, 4 pôles, η = 0,88, cos φ = 0,83, n = 1440 tr/min.
- ns = 60 × 50/2 = 1500 tr/min ; g = (1500 − 1440)/1500 = 0,04, soit 4 %.
- Puissance absorbée : Pabs = 5500/0,88 = 6250 W.
- Courant de ligne : I = Pabs/(√3·U·cos φ) = 6250/(1,732 × 400 × 0,83) = 10,9 A.
- Protection : disjoncteur moteur réglé sur In ≈ 11 A, contacteur classé AC-3 pour 5,5 kW sous 400 V, section de câble retenue après application des facteurs de correction et vérification de la chute de tension.
Pièges qui coûtent des points
- Oublier le rendement ou le √3 en triphasé.
- Confondre nombre de pôles et nombre de paires de pôles dans le calcul de ns.
- Choisir un différentiel en TN ou une simple surintensité en TT.
- Retenir une section au seul critère du courant d'emploi, sans chute de tension ni contrainte thermique.