Calcul puissance absorbée moteur : puissance entrée, rendement, puissance sortie

La puissance absorbée (puissance entrée) est la puissance électrique que le moteur tire du réseau. C'est le point de départ pour dimensionner circuits, protections, et calculs énergétiques. Voici comment la déterminer.

Relations fondamentales

P_abs (Puissance entrée) = V × I × cos φ × √3 (3-ph) ou V × I × cos φ (1-ph) P_sortie (Puissance arbre) = P_abs × η η (Rendement) = P_sortie / P_abs P_pertes = P_abs - P_sortie = I²R (stator) + I²R (rotor) + Fer + Frottement/Ventilation + Perte égarée

Méthode 1 : Mesure directe (La plus précise)

1. Mesurer tension : Phase-phase (3Ø) ou phase-neutre (1Ø) aux bornes moteur sous charge
2. Mesurer courant : Pince ampèremétrique chaque phase. Moyenne pour 3Ø.
3. Mesurer facteur puissance : Analyseur puissance ou cos φ-mètre. Critique ! cos φ varie 0,6–0,9 selon charge.
4. Calculer :
   • 1Ø : P_abs = V × I × cos φ
   • 3Ø : P_abs = √3 × V_LL × I_moy × cos φ

Méthode 2 : Plaque signalétique + estimation charge

Si mesure cos φ impossible :

• Plaque : Puissance nominale CV, Tension, IN, cos φ, Rendement (pleine charge)
• Estimer % charge : I_mesuré / IN × 100 %
• Utiliser courbe rendement (fabricant) à ce % charge
• P_sortie = CV × 736 × %charge
• P_abs = P_sortie / η(%charge)

Méthode 3 : Couple × Vitesse (Frein / Instrumenté)

P_sortie (Watts) = Couple (N·m) × Vitesse (rad/s) Vitesse (rad/s) = RPM × 2π / 60 P_abs = P_sortie / η

Utilisé en labo test, pas terrain.

Exemple travaillé

Plaque : 10 CV, 460 V, 3Ø, IN=12,4 A, cos φ=0,85, η=91,7 %

Mesuré : V=465 V, I=9,2 A moy, cos φ=0,78 (charge partielle)

P_abs = 1,732 × 465 × 9,2 × 0,78 = 5 760 W = 5,76 kW P_sortie = 5,76 × η_est À ~75 % charge, η ≈ 91 % → P_sortie ≈ 5,24 kW = 7,1 CV

Facteurs critiques affectant puissance absorbée

• Charge : P_abs ∝ charge. Vide : 20–40 % IN, cos φ 0,1–0,3 (courant magnétisant)
• Tension : Sous-tension → courant plus fort pour même puissance → pertes supérieures
• Déséquilibre tension : 1 % déséquilibre → 6–10 % déséquilibre courant → surchauffe supplémentaire
• Harmoniques (variateur) : Pertes extra harmoniques PWM. Utiliser moteur classé variateur.
• Température : Moteur chaud → R plus haut → pertes I²R plus hautes → η plus bas
• Altitude : >1000 m → déclassement (moins air refroidissement)

Pourquoi puissance absorbée importe

• Dimensionnement circuits : NEC 430.22 — conducteurs à 125 % IN
• Protection surcharge : NEC 430.32 — déclenchement 115–125 % IN (modèle thermique)
• Coût énergie : kWh = P_abs(kW) × heures × tarif
• Dimensionnement transformateur/groupe : kVA = P_abs / cos φ
• Conformité harmoniques : IEEE 519 — distorsion courant entrée variateur

Outils pour le travail

• Analyseur qualité énergie : Fluke 430, Hioki PW6001 — V, I, cos φ, P, THD, harmoniques
• Pince + DMM : Bon pour 3Ø équilibré si cos φ connu/mesuré séparément
• Affichage variateur : La plupart variateurs affichent kW entrée, kW sortie, cos φ, courant
• Sous-comptage : Compteur classe recette sur départ moteur

La puissance absorbée n'est pas un nombre fixe — c'est une fonction de la charge, tension, et état. Mesurez-la en conditions réelles d'exploitation. Le IN plaque est un maximum, pas une valeur typique.