Apprenez à calculer l’ampacité et la taille des conducteurs de circuit pour les moteurs de 1 kV ou moins.
Le courant d’appel fait des conducteurs des circuits moteurs un cas particulier. La partie II de l’article 430 du NEC (National Electrical Code) comprend des règles pour calculer l’ampacité des conducteurs de circuits de diverses combinaisons de moteurs électriques et de charges non motorisées. La section 430.6(A)(1) exige de trouver le courant de pleine charge du moteur à partir des tableaux du NEC au lieu d’utiliser les données de la plaque signalétique pour les installations de moteurs générales.
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Partie II Conducteurs de circuit moteur
La partie II s’applique aux circuits moteurs de 1000 V ou moins.
Section 430.21 du National Electrical Code Général
Calculez l’ampacité du conducteur moteur selon la partie II pour éviter la surchauffe lors de l’utilisation du moteur dans les conditions spécifiées.
Section 430.22 du NEC Moteur unique
Les conducteurs de circuit alimentant un seul moteur en service continu doivent avoir une ampacité égale ou supérieure à 125 % du courant de pleine charge du moteur conformément à la section 430.6(A)(1) ou pas moins que ce qui est indiqué dans les sections 430.22(A) à (G).
- Établissez le courant de pleine charge (FLC) du moteur conformément à la section 430.6(A)(1). Utilisez les tableaux 430.247, 430.248, 430.249 et 430.250, selon les caractéristiques du moteur.
- N’utilisez pas le FLC de la plaque signalétique du moteur pour dimensionner les conducteurs de circuit.
En suivant cette exigence, le moteur ne chargera pas les conducteurs au-delà de 80 % de leur capacité, sauf pendant la courte période de courant d’appel.
Le principal inconvénient des moteurs à induction à rotor en court-circuit est le courant de démarrage élevé. Bien qu’il y ait quelques exceptions parmi les différentes classifications des moteurs à cage d’écureuil commerciaux, ils nécessitent généralement quatre à six fois leur courant nominal pour démarrer avec la tension nominale appliquée à leur stator.
Comme la période de courant d’appel est brève, il n’est pas nécessaire de dimensionner le conducteur pour une telle intensité de courant. Dimensionner le conducteur du circuit moteur à 125 % du courant nominal de pleine charge compensera facilement la chaleur supplémentaire générée.
Cette règle s’applique à tous les moteurs des tableaux 430.247, 248, 249 et 250.
Le facteur de 125 % n’est pas lié au facteur de 125 % utilisé pour calculer la taille du conducteur pour la terminaison du dispositif de surintensité. N’appliquez pas les deux facteurs simultanément lors du choix de la taille du conducteur, car le pourcentage serait de 125 % x 125 % = 156 %, ce qui n’est pas une exigence du NEC.
- Choisissez la taille du conducteur dans le tableau 310.16, en tenant compte de la température des bornes de l’équipement – 60°C ou 75°C – conformément à la section 110.14(C)(1).
Exemple 1 : Trouvez la taille des conducteurs THW du circuit de dérivation du moteur à cage d’écureuil de 230 V, triphasé, 5 ch montré dans la Figure 1.
Figure 1. Configuration de l’exemple 1. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari
Solution :
Entrez dans le tableau 430.250 avec 5 ch et lisez FLC = 15.2 A dans la colonne 230 V
Multipliez le FLC par 125 %
15.2 A x 1.25 = 19 A
Entrez dans le tableau 310.16, colonne 75°C (THW). La taille du conducteur N° 14 AWG a une ampacité admissible de 20 A.
Sélectionnez la taille du conducteur N° 14 AWG
Section 430.22(A) Moteur à courant continu alimenté par un redresseur
Un contrôleur de moteur à courant continu avec une entrée de tension alternative comprend un circuit redresseur pour transformer le courant alternatif en courant continu. Le redresseur utilise couramment des diodes ou des thyristors pour diriger le courant dans une seule direction.
Sélectionnez l’ampacité du conducteur à l’entrée du redresseur à au moins 125 % du courant d’entrée nominal du redresseur.
L’ampacité des conducteurs entre le moteur et les bornes de sortie du câblage de champ du redresseur, pour les moteurs à courant continu fonctionnant à partir d’une alimentation en courant alternatif monophasé redressé, doit être au moins égale aux pourcentages suivants du courant de pleine charge du moteur :
- 190 % pour le type à demi-onde.
- 150 % pour le type à onde complète.
Section 430.22(B) Moteur à vitesses multiples
Les moteurs à vitesses multiples fonctionnent à deux vitesses ou plus, les moteurs à deux vitesses étant les plus courants. Différentes connexions de l’enroulement à la source modifient la vitesse.
- Dimensionnez la taille des conducteurs de circuit de dérivation sur le côté ligne du contrôleur en fonction de la plus élevée des valeurs de courant de pleine charge indiquées sur la plaque signalétique.
- L’ampacité des conducteurs de circuit de dérivation entre le contrôleur et le moteur doit être d’au moins 125 % du courant nominal des enroulements alimentés par les conducteurs.
Exemple 2 : Le moteur à vitesses multiples montré dans la Figure 2 présente les données de courant de pleine charge suivantes sur sa plaque signalétique : 1725 tr/min, 46 A ; 2300 tr/min, 36 A ; 3450 tr/min, 28 A. Trouvez la taille minimale des conducteurs THW en cuivre du circuit de dérivation : a. du côté ligne du contrôleur, b. entre le contrôleur et le moteur.
Figure 2. Configuration de l’exemple 2. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari
Solution :
a.
Valeur de courant de pleine charge la plus élevée = 46 A
46 A x 1.25 = 57.5 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°, le conducteur N° 6 AWG a une ampacité de 65 A
Utilisez des conducteurs N° 6 AWG THW
b.
1725 tr/min utilisez des conducteurs N° 6 AWG THW
2300 tr/min
36 A x 1.25 = 43.2 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°, le conducteur N° 8 AWG a une ampacité de 50 A
Utilisez des conducteurs N° 8 AWG THW
3450 tr/min
28 A x 1.25 = 35 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°, le conducteur N° 10 AWG a une ampacité de 35 A
Utilisez des conducteurs N° 10 AWG THW
Section 430.22(C) Moteur démarrage étoile, régime triangle
Un moteur démarrage étoile, régime triangle commence avec l’enroulement primaire connecté en étoile, puis passe en triangle pour le fonctionnement. Cette méthode réduit le courant de démarrage du moteur.
La tension de démarrage est 1/√3 de la tension entre phases, réduisant le courant de démarrage et le couple par un facteur de 3.
- Dimensionnez le conducteur de circuit de dérivation sur le côté ligne du contrôleur pour 125 % du courant de pleine charge du moteur, comme l’exige la section 430.6(A)(1), au minimum.
- Dimensionnez le conducteur de circuit de dérivation du contrôleur au moteur pour 72 % du courant de pleine charge du moteur, comme l’exige la section 430.6(A)(1), au minimum.
Le courant dans les enroulements en triangle équivaut à 1/√3 de la valeur du courant de pleine charge. En appliquant le même facteur de 125 %, 1/√3 x 1.25 = 72 %.
Section 430.22(D) Moteur à enroulement fractionné
Un moteur à enroulement fractionné démarre en énergisant une section de son enroulement primaire, puis en énergisant le reste en une ou plusieurs étapes.
Dimensionnez le conducteur de circuit de dérivation sur le côté ligne du contrôleur pour 125 % du courant de pleine charge du moteur, comme l’exige la section 430.6(A)(1), au minimum.
Dimensionnez le conducteur de circuit de dérivation du contrôleur au moteur pour 62,5 % du courant de pleine charge du moteur, comme l’exige la section 430.6(A)(1), au minimum.
Les enroulements de phase sont connectés en parallèle, chacun transportant 50 % de la valeur du courant de pleine charge. En appliquant le même facteur de 125 %, 50 % x 1.25 = 62,5 %.
Exemple 3 : La figure 3 montre le schéma de câblage d’un moteur à induction à démarrage enroulement fractionné, à cage d’écureuil, de 230 V, 40 ch. Trouvez la taille minimale des conducteurs en cuivre THW a. sur le côté ligne du contrôleur, b. entre le contrôleur et le moteur.
Figure 3. Configuration de l’exemple 3. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Lorenzo Mari
Solution :
À partir du tableau 430-250, colonne 230 V, un moteur de 40 ch a un FLC = 104 A
a.
104 A x 1.25 = 130 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°, le conducteur N° 1 AWG a une ampacité de 130 A
Utilisez des conducteurs N° 1 AWG THW
a.
104 A x 0.625 = 65 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°, le conducteur N° 6 AWG a une ampacité de 65 A
Utilisez des conducteurs N° 6 AWG THW
Section 430.22(E) Autre que service continu
Cette section catégorise quatre types d’applications de cycle de service moteur : service de courte durée, service intermittent, service périodique et service variable.
- Fixez l’ampacité des conducteurs utilisés dans ces quatre types d’applications à au moins le pourcentage montré dans le tableau 430.22(E) du NEC multiplié par le courant de plaque signalétique du moteur.
L’autorité ayant juridiction peut accorder une permission spéciale d’utiliser des conducteurs de plus faible ampacité.
En raison des courants d’appel périodiques, les applications non continues peuvent générer plus ou moins de chaleur que le fonctionnement continu, selon le service. Les pourcentages indiqués dans le tableau 430.22(E) tiennent compte de ce fait.
Les chiffres du tableau 430.22(E) dépendent de la classification du service et de la durée de service du moteur (5-, 15-, 30- ou 60-minute). Il existe également une colonne pour les moteurs à service continu.
Les conducteurs de circuit de dérivation alimentant des moteurs de plus faible puissance ont des intervalles de refroidissement plus grands entre les périodes de fonctionnement. Les conducteurs peuvent donc être plus petits que ceux des moteurs de même puissance mais de classification supérieure.
Exemple 4 : Trouvez la taille des conducteurs THW du circuit de dérivation d’un moteur à cage d’écureuil de 15 ch, triphasé, 208 V, utilisé pour un service intermittent, classé pour un service de 30 minutes. Courant de pleine charge sur la plaque signalétique = 46 A.
Solution :
À partir du tableau 430.22(E), services intermittents, lisez 90 % dans la colonne des moteurs classés pour 30 minutes.
Multipliez le FLC par 90 %.
46 A x 0.9 = 41.4 A
À partir du tableau 310.16, colonne 75°C (THW). La taille du conducteur N° 8 AWG a une ampacité admissible de 50 A.
Sélectionnez la taille du conducteur N° 8 AWG THW
Section 430.22(G) Conducteurs pour petits moteurs
Cette section réglemente la taille minimale du conducteur pour les petits moteurs à N° 14 AWG, sauf autorisation des sections 430.22(G)(1) ou (G)(2).
Les sections 430.22(G)(1) et (2) permettent l’utilisation de conducteur en cuivre de taille N° 18 AWG et N° 16 AWG sous un ensemble de conditions. Ces conditions limitent le type de conducteurs ou leur emplacement. Les conditions précisent également les caractéristiques de protection contre les surintensités en fonction de la valeur nominale du courant de pleine charge du moteur.