Données sur les moteurs des compresseurs

Données sur les moteurs des compresseurs

 

 

Les pannes électriques se localisent principalement au niveau des moteurs électriques ou au niveau de leurs protections (fusible grillé, disjoncteur défectueux, mauvais câblage des circuits électriques de commande et/ou puissance…).
Il ne s’agit pas de passer en revue les principales pannes rencontrées sur la partie électrique des installations frigorifiques mais de pouvoir tester le bon état des moteurs électriques (monophasés et triphasés) présents sur ces installations ainsi que de connaître comment les raccorder.

Moteurs monophasés

Ils équipent généralement les équipements de petites puissances (réfrigérateurs, congélateurs, climatiseurs, splits system…), l’accent est mis ici sur les moteurs électriques alimentant les compresseurs.

Ces moteurs sont constitués de deux enroulements en général :

- l’enroulement principal (P : principal ou R : Run)

- l’enroulement auxiliaire ou de démarrage (A : Auxiliaire ou S : Start)

 L’enroulement auxiliaire est prévu pour permettre le démarrage, sa résistance est plus élevée que celle de l’enroulement principal.

Les mesures de résistances des enroulements d’un bornier d’un compresseur hermétique monophasé permet de diagnostiquer l’état du compresseur (moteur électrique en bon état ou moteur grillé).

 Pour tester les enroulements, la démarche à suivre est la suivante :

1/ débrancher tous les fils d’alimentation du moteur (il faut prendre les dispositions nécessaires « repérages » pour permettre le re-câblage correct)

2/ à l’aide d’un ohmmètre (petit calibre), mesurer les résistances entre les trois bornes, pour un compresseur en bon état et suivant les désignations des figures en bas on doit avoir :

A ) entre 1 et 2 (ou encore entre C et A) : quelques ohms à quelques dizaines d’ohms (résistance de valeur intermédiaire)

B) entre 1 et 3 (ou encore entre C et P) : quelques ohms à quelques dizaines d’ohms (résistance la plus faible)

C) entre 2 et 3 (ou encore entre A et P) : une résistance égale à la somme des 2 précédentes résistances  (résistance la plus forte)

 

    Un enroulement d’un moteur classique a une résistance maximum de quelques dizaines d’ohms pour les petits moteurs et de quelques dixièmes d’ohms pour les plus gros moteurs.

    La plupart des défauts électriques des compresseurs « moteur grillé » a pour origine une surintensité qui peur résulter d’une surchauffe excessive et les origines possibles sont les suivantes :

A/ origines électrique (chute de tension prolongée, surtension, mauvais réglage des sécurités, connections électriques mal serrées…)

B/ origine frigorifique (HP trop élevée, présence d’acides dans le circuit…)

C/ origine mécanique (grippage provoqué par un manque d’huile…)

Un moteur est dit grillé lorsqu’il présente un des défaut suivants :

- un enroulement est coupé : l’ohmmètre indique une résistance importante au lieu d’indiquer une valeur normale (utiliser un calibre fort)

- il y’a un court-circuit entre 2 enroulements : l’indication de l’ohmmètre sera très faible, voir nul, suivant la position exacte du court-circuit, les 3 mesures donneront des valeurs faibles mais différentes entre elles

- un enroulement est à la masse : si la masse est franche, l’ohmmètre placé entre une borne du moteur et la carcasse donne une résistance nulle ; la résistance d’isolement d’un moteur neuf peut atteindre 1000 MΩ, cette résistance diminue avec l’âge et on considère qu’à partir de 1 MΩ, il faut envisager le remplacement du moteur et qu’en dessous de 500 kW, le moteur n’est plus utilisable.

Il faut noter qu’un bon contrôle d’isolement s’effectue à l’aide d’un ohmmètre à magnéto ou d’appareil approprié qui permet le contrôle de la résistance d’isolement en utilisant une tension continue (par exemple 500 V au lieu de quelques volts pour un ohmmètre classique).

Cette technique permet de déceler les mises à la masse plus ou moins franches qui apparaissent à la mise sous tension du moteur et qui peuvent provoquer une coupure par le disjoncteur différentiel.

Un moteur grillé doit être remplacé ou rembobiner (rebobiner).

Les condensateurs

     Les condensateurs sont utilisés en association avec l’enroulement auxiliaire des moteurs monophasés des compresseurs pour permettre leur démarrage en créant un déphasage électrique (obtention d’un couple de démarrage du moteur).

 Deux types de condensateurs sont utilisables sur les moteurs des compresseurs :

1/ les condensateurs de marche (en papier) qui ont une faible capacité (rarement plus d’une trentaine de μF) et des dimensions importantes, ils sont conçus pour rester sous tension en permanence sans aucun échauffement excessif

2/ les condensateurs de démarrage (électrolytiques) ont par contre une importante capacité (pouvant dépasser 100 μF) mais des dimensions plus faibles ; ils ne doivent pas rester sous tension sinon ils s’échauffent et peuvent exploser, en général leur mise sous tension ne doit pas dépasser 5 secondes et 20 démarrages à l’heure est un seuil maximum).

 Les défauts possibles sur un condensateur sont :

    le condensateur peut être coupé : l’ohmmètre placé(avec un fort calibre) à ses bornes indique l’infini, tout se passe alors comme si le condensateur n’existe pas et l’astuce de démarrage n’existe plus, le moteur ne démarrera pas ou bien fonctionnera mal

    le condensateur est en court-circuit : l’ohmmètre (sur calibre faible) indique une valeur nulle ou une résistance très faible, le moteur peut démarrer dans certains cas mais dans la majorité des cas, le moteur ne démarrera pas ou bien le fonctionnement sera caractérisé par des coupures en sécurité thermique

    le condensateur peut être à la masse : le courant de fuite peut alors provoquer l’arrêt du système pas disjoncteur différentiel, cette panne peut se produire lorsque l’enveloppe du condensateur est métallique, la résistance mesurée entre une borne et la carcasse tend vers O au lien d’indiquer l’infini, le test doit s’effectuer sur les 2 bornes

    la capacité réelle du condensateur est trop faible : la valeur réelle du condensateur est inférieure à la capacité indiquée en tenant compte des tolérances de fabrication, le condensateur ne jouera pas pleinement son rôle et il se peut que le moteur ne démarre pas

    il convient de noter que la mise en place d’un condensateur de capacité élevée à la capacité nécessaire peut entraîner également des problèmes de non démarrage du moteur

 Un condensateur est caractérisée par :

- sa capacité : elle est indiquée de manière visible sur le condensateur en microfarad (μF ou uF ou MFD ou MF selon les constructeurs) avec la tolérance de fabrication

- la tension indiquée sur le condensateur : elle indique la tension maximale sous laquelle il peut être utilisé, bien entendu  le condensateur est utilisable pour des tensions inférieures à cette valeur.

Par exemple l’indication 20 μF ±10% - 240 V sur un condensateur signifie que la capacité du condensateur est comprise entre 18 et 20 μF, de plus il est utilisable pour une tension maximale de 240V, ce sera donc un condensateur utilisable sous une tension d’alimentation de 220 V mais en aucun cas sous une tension de 380 V.

 Un condensateur même débranchée peut avoir à ses bornes une tension de valeur égale à sa tension d’alimentation : un condensateur branché sur un installation en 220 V peut avoir 220 V à ses bornes.

Il convient donc de le manipuler avec soin, il est impératif de le décharger (court-circuitage des bornes à l’aide d’un tournevis à manche isolée) toute mesure.

 Si l’ohmmètre permet de déterminer certains défauts du condensateur, la détermination de la capacité réelle nécessite un montage approprié qui consiste à alimenter (mise sous tension très brève) le condensateur et en mesurant l’intensité qui y circule à l’aide d’un pince ampèremétrique.

La capacité réelle du condensateur (en μF) est d’environ 14 fois l’intensité mesuré (en A) sous une tension électrique de 220 V, elle est d’environ 25 fois sous une tension de 380 V.

 Ce facteur est tiré de la relation suivante (puissance aux bornes du condensateur) :

avec :

C : la capacité du condensateur

I : intensité circulant dans le condensateur

w :pulsation du réseau électrique

U : tension du réseau électrique

f : fréquence du réseau électrique (50 Hz)

Les condensateurs utilisés sur les moteurs électriques monophasés des compresseurs sont montés en association avec des relais de démarrage parmi lesquels, on distingue :

- le relais d’intensité (SIR)

- le relais de tension (CSR)

- le démarrage par résistances CTP (coefficient de température positive). (PTCSIR)

Ces montages électriques sont effectués sur la base de schémas type et/ou suivant les préconisations du constructeur de ces relais. 

Moteurs électriques triphasés

Enroulements des moteurs triphasés

     Les moteurs électriques triphasés utilisés sur les compresseurs se retrouvent sur toutes les gammes de puissances (petite à grande).

    En rappel, le couplage des moteurs électriques (moteurs couramment employés) s’effectue soit en triangle, soit en étoile suivant les indications de la plaque signalétique et suivant le réseau électrique en place.

Par exemple, les indications de la plaque signalétique suivante (voir figure ) supposent l’utilisation suivante :

1/ couplage en Δ : alimentation en 220 V triphasé, intensité tiré sur le réseau de 1.7 ampères par phase

2/ couplage en Y : alimentation en 380 V triphasé, intensité tiré sur le réseau de 1 ampère par phase.

La puissance du moteur électrique est indépendante du couplage adopté.

Il faut se rappeler qu’un moteur électrique est toujours couplé en Δ pour la plus faible des 2 tensions indiquées sur la plaque signalétique et en Y pour la plus haute des 2 tensions.

*Cablage des Enroulement du Moteur 3 phasé*

Pour s’assurer du bon état des enroulements électriques, il convient d’enlever les barrettes de couplage du moteur (en prenant soin de l’avoir bien noté ou mémorisé auparavant) et d’effectuer les différents tests (comme pour le test des enroulements des moteurs monophasés) à l’aide d’un ohmmètre.

Lorsque le moteur électrique est en bon état, les constatations suivantes sont observées :

- les résistances des 3 enroulements (entre les bornes U-X, V-Y, W-Z) sont rigoureusement identiques

- les résistances sont infinies entre U-V, V-W, W-Z.

Autrement, il faut rechercher l’origine de la panne :

- court circuit entre 2 enroulements

- enroulement coupé

- enroulement à la masse

Le moteur est alors grillé et il faut procéder à son remplacement ou à un rembobinage (rebobinage).

Démarrage des moteurs électriques triphasés

    Pour les moteurs de petites puissances, le démarrage des moteurs s’effectue en direct (démarrage direct), par contre pour les gros moteurs, il fait appel à des artifices de démarrage pour limiter l’appel de courant important (surintensité entraînant le grillage du compresseur) lors de cette phase.

Plusieurs techniques sont adoptées parmi lesquelles on peut citer :

            -  Le démarrage directe (cliquer sur afficher pour voir l'animation en pièces jointes en bas)

- Le démarrage étoile triangle

- Le démarrage par autotransformateur

- Le démarrage statorique à résistance.

- le démarrage Part Winding (démarrage à enroulements fractionnés)

- le démarrage avec moteur électrique à 2 vitesses

( Les schémas des démarrages des moteurs triphasés sont dans cette page voir)

Les moteurs à démarrage Part Winding

 Il s’agit de moteur spécialement bobiné comme s’il s’agissait d’un moteur comprenant 2 sous moteurs, chacun de ces «sous- moteurs» étant alimenté par un bobinage, ces 2 bobinages étant complètement indépendants.( le rotor est lui aussi bobiné)

Le démarrage s’effectue comme suit :

1/ démarrage du premier sous moteur (mise sous tension du premier bobinage)

2/ démarrage du deuxième sous moteur (maintien de l’alimentation du premier bobinage et mise sous tension du deuxième bobinage)

 Il s’agit en général de moteurs mono-tension, le couplage interne en Y ou en étant réalisé au moment de la fabrication.

Il existe des moteurs PW du type 50% 50% mais également du type 66% 33%.

Autrement dit le premier temps (1^er sous moteur) et le deuxième temps (2^ème sous moteur) représente chacun la moitié de la puissance totale du moteur (moteurs PW du type 50% 50%) tandis que pour le type 66% 33%, le premier moteur représente le double de la puissance du deuxième moteur.

 Les schémas de câblage des enroulements généralement donnés sur le couvercle du capot des enroulements ou dans la documentation technique doivent permettre un identification sans équivoque des différents bornes, autrement un repérage des 6 bornes sur le bornier du moteur s’impose.

 En désignant par 1, 2, 3 le repérage des bornes du premier bobinage (premier moteur) et par 4, 5, 6 le repérage des bornes du deuxième bobinage (deuxième moteur), le constat suivant doit être observé :

- les résistances des enroulements entre 1-2, 2-3, 3-1 sont identiques

- les résistances des enroulements entre 4-5, 5-6, 6-1 sont identiques pour le type 50% 50%, pour le type 66%, 33%, elles sont plus importantes par rapport aux valeurs mesurées pour le premier bobinage

- il ne doit avoir aucune communication entre les 3 bornes de droite et les 3 bornes de gauche

Il convient de s’assurer qu’au moment du passage au deuxième temps, le câblage est tel que le moteur continue à fonctionner dans le même sens sinon tout « explose ».