L'alimentation des moteurs électriques triphasés (asynchrones 400 V) est une tâche récurrente dans l'artisanat et l'industrie (machines-outils, systèmes de ventilation, compresseurs, pompes industrielles). Le dimensionnement du câble d'alimentation d'un moteur triphasé requiert une méthodologie précise qui intègre non seulement la puissance mécanique de l'appareil, mais aussi son rendement, son facteur de puissance (cos φ) et la forte surintensité transitoire liée à son démarrage.

Étape 1 : Calculer le courant nominal du moteur (In)

La puissance indiquée sur la plaque signalétique d'un moteur est sa puissance mécanique utile (Pu) sur l'arbre. Pour connaître la puissance électrique réellement absorbée sur le réseau, il faut diviser la puissance utile par le rendement (η) du moteur.

L'intensité nominale consommée par le moteur en triphasé 400 V est donnée par la formule physique suivante :

In = Pu / (√3 × U × cos φ × η)

Où :

• In = Courant nominal en Ampères (A)
• Pu = Puissance utile du moteur en Watts (W)
• U = Tension entre phases (400 V)
• cos φ = Facteur de puissance du moteur (généralement compris entre 0,75 et 0,90)
• η (êta) = Rendement du moteur (généralement compris entre 0,80 et 0,95)

Exemple de calcul

Soit un moteur de 11 kW (11 000 W) de rendement η = 0,88 et de cos φ = 0,84 :

• In = 11 000 / (1,732 × 400 × 0,84 × 0,88)
• In = 11 000 / 512,1 ≈ 21,5 Ampères

Le câble de liaison devra donc être dimensionné pour véhiculer en permanence un courant de 21,5 A.

Étape 2 : Prendre en compte le courant de démarrage (Id)

Un moteur triphasé à démarrage direct appelle un courant de démarrage très élevé : Id ≈ 5 à 7 fois In. Ce pic d'intensité dure généralement de 0,5 à 2 secondes le temps que le moteur atteigne sa vitesse de rotation nominale.

Durant cette phase de démarrage, la chute de tension dans le câble ne doit pas dépasser 10% pour éviter une baisse de couple moteur qui pourrait empêcher la machine de se lancer sous charge.

• Pour les liaisons courtes, la section minimale imposée par l'aspect thermique (courant de marche) suffit.
• Pour les liaisons longues (supérieures à 50 mètres), il est souvent nécessaire de surdimensionner la section de câble d'une ou deux tailles normalisées pour limiter la chute de tension lors du démarrage.

Sections de câble minimales recommandées (Cuivre — Triphasé 400 V)

Pour des liaisons en cuivre de type U-1000 R2V (4 conducteurs : 3 phases + Terre, le Neutre n'étant généralement pas nécessaire pour alimenter un enroulement moteur équilibré) :

Moteur de 4 kW (In ~ 8,5 A — Protection disjoncteur 10 A ou 16 A courbe D)

• Longueur jusqu'à 80 mètres : 2,5 mm²
• Longueur de 80 à 130 mètres : 4 mm²

Moteur de 7,5 kW (In ~ 15 A — Protection disjoncteur 20 A courbe D)

• Longueur jusqu'à 55 mètres : 2,5 mm²
• Longueur de 55 à 90 mètres : 4 mm²
• Longueur de 90 à 135 mètres : 6 mm²

Moteur de 11 kW (In ~ 21,5 A — Protection disjoncteur 25 A courbe D)

• Longueur jusqu'à 50 mètres : 4 mm²
• Longueur de 50 à 75 mètres : 6 mm²
• Longueur de 75 à 125 mètres : 10 mm²

Moteur de 18,5 kW (In ~ 35 A — Protection disjoncteur 40 A courbe D)

• Longueur jusqu'à 45 mètres : 6 mm²
• Longueur de 45 à 75 mètres : 10 mm²
• Longueur de 75 à 120 mètres : 16 mm²

Choix du Disjoncteur de Protection

Un moteur triphasé doit être protégé par un disjoncteur magnétothermique de protection moteur (souvent appelé GV2 ou disjoncteur moteur). Ce dispositif possède deux fonctions :

• Protection magnétique (court-circuit) : Il intègre une courbe de déclenchement spécifique (Courbe D ou GV2) qui tolère sans broncher le pic de courant au démarrage.
• Protection thermique (surcharge lente) : Il dispose d'un cadran de réglage de l'intensité. L'installateur doit régler le seuil thermique exactement sur l'intensité nominale In de la plaque du moteur. Si le moteur se bloque ou force mécaniquement, le courant augmente légèrement au-dessus de In, et le thermique coupera le circuit avant que le bobinage ne grille.