Exercice : comprendre P1 et P2 et apprendre à lire la plaque signalétique d’un moteur asynchrone (ELECTRAMO)

Figure — Plaque signalétique utilisée comme support d’exercice (moteur ELECTRAMO YE3-160L-4).

Objectif pédagogique : à partir de la plaque ci-dessus, l’étudiant doit distinguer clairement : P2 (puissance mécanique utile) et P1 (puissance électrique absorbée), et apprendre à relever correctement les informations essentielles : U, I, f, n, cosφ, η, service, indice de protection, classe d’isolement, couplage.

1) Identification du moteur (d’après la plaque)

• Marque : ELECTRAMO
• Type : moteur asynchrone triphasé (moteur à induction) à haut rendement
• Modèle : YE3-160L-4
• Service : S1 (service continu)
• Couplage indiqué : Δ (triangle)

2) Relevé des données nominales (ce que l’étudiant doit savoir lire)

D’après la plaque du moteur ELECTRAMO YE3-160L-4 :

• Puissance utile : P2 = 15 kW
• Tension : U = 220 V
• Courant nominal : In = 51,8 A
• Fréquence : f = 50 Hz
• Vitesse nominale : n = 1460 tr/min
• Facteur de puissance : cosφ = 0,86
• Rendement : η = 92,10 % (soit η = 0,921)
• Indice de protection : IP55
• Classe d’isolement : F
• Masse : 130 kg
• Date : 2021 / 05

3) P2 et P1 : les deux puissances à ne pas confondre

Sur un moteur, la valeur en kW indiquée sur la plaque correspond, dans la plupart des cas, à la puissance mécanique utile sur l’arbre. On la note P2. C’est la puissance disponible pour entraîner la charge.

La puissance électrique prise au réseau est la puissance absorbée, notée P1. Comme le moteur présente des pertes (effet Joule, pertes fer, ventilation, frottements…), on a toujours :

P1 = P2 + pertes

Le lien entre P1 et P2 passe par le rendement :

η = P2 / P1
donc : P1 = P2 / η

4) Calcul de P1 (puissance absorbée) à partir du rendement

Pour le moteur ELECTRAMO YE3-160L-4, la plaque donne : P2 = 15 kW et η = 0,921.

P1 = P2 / η
P1 = 15 / 0,921 ≈ 16,29 kW

Les pertes nominales (ordre de grandeur) :

pertes ≈ P1 - P2
pertes ≈ 16,29 - 15 ≈ 1,29 kW

5) Vérification par la relation triphasée (U, I, cosφ)

En triphasé, la puissance active absorbée peut s’estimer par :

P1 ≈ √3 * U * I * cosφ

Application aux valeurs de la plaque (U = 220 V, I = 51,8 A, cosφ = 0,86) :

P1 ≈ 1,732 * 220 * 51,8 * 0,86
P1 ≈ 16,98 kW

Un écart modéré entre 16,29 kW (via η) et 16,98 kW (via U-I-cosφ) est normal : les valeurs de la plaque sont arrondies et cosφ/η peuvent varier avec la charge. L’idée centrale reste : P1 est supérieure à P2.

6) Cosφ : pourquoi on parle aussi de kVA

À partir de U et I, on calcule la puissance apparente S :

S = √3 * U * I
S ≈ 1,732 * 220 * 51,8 ≈ 19,74 kVA

La relation entre puissance active et puissance apparente est :

P1 ≈ S * cosφ

Ainsi, plus cosφ est faible, plus le courant nécessaire est élevé pour une même puissance active.

7) Lecture “métier” de deux lignes importantes : vitesse et couplage

• Vitesse n = 1460 tr/min : à 50 Hz, un moteur “4 pôles” a une vitesse synchrone proche de 1500 tr/min. Le fait d’être à 1460 tr/min traduit le glissement en charge (comportement normal).
• Couplage Δ (triangle) : la plaque indique que, pour les conditions nominales données (ici 220 V), le branchement se fait en triangle.

8) Questions d’entraînement (à partir de la plaque ELECTRAMO)

1. Donner la définition de P2 et P1. Sur la plaque ELECTRAMO, la valeur 15 kW correspond à laquelle ?
2. Calculer P1 à partir du rendement : P1 = P2 / η.
3. Estimer P1 à partir de U, I et cosφ : P1 ≈ √3 * U * I * cosφ.
4. Calculer les pertes nominales : pertes ≈ P1 − P2.
5. Calculer la puissance apparente : S = √3 * U * I (en kVA).
6. Expliquer pourquoi un cosφ plus faible entraîne souvent un courant plus élevé.
7. Pourquoi la vitesse nominale n’est-elle pas 1500 tr/min ?
8. Expliquer le sens de : S1, IP55, classe F.

Corrigé (ouvrir / fermer)

• P2 = 15 kW (puissance utile). η = 0,921.
• P1 (via η) ≈ 15 / 0,921 ≈ 16,29 kW.
• P1 (via U-I-cosφ) ≈ 16,98 kW.
• Pertes ≈ 1,29 kW (ordre de grandeur).
• S ≈ 19,74 kVA.
• n = 1460 tr/min < 1500 tr/min à cause du glissement.
• S1 : service continu. IP55 : protection contre poussières (partielle) et jets d’eau. Classe F : classe d’isolement thermi ::contentReference[oaicite:0]{index=0}