Qu'est-ce que le LRA (Locked Rotor Amps) ? Le pic de démarrage moteur expliqué
LRA (Locked Rotor Amps) est le courant permanent qu'un moteur tire quand son rotor est physiquement empêché de tourner (bloqué) tandis que tension et fréquence nominales sont appliquées. Il représente le courant d'appel maximum pendant les premiers cycles de démarrage — avant que la contre-EMF ne s'accumule à mesure que le moteur accélère.
Pourquoi il existe : La physique
- À l'arrêt, le moteur ressemble à un transformateur avec secondaire court-circuité (rotor).
- Pas de contre-EMF (tension générée ∝ vitesse) pour s'opposer à la tension appliquée.
- Courant limité seulement par l'impédance de fuite stator + rotor (Xl) et résistance (R).
LRA ≈ Vnominal / (R1 + R2' + j(Xl1 + Xl2'))- LRA typique = 6–8 × FLA (Full Load Amps) pour moteurs NEMA Design B. Peut être 10–12× pour haute efficacité / Design C/D.
Pourquoi le LRA est critique
1. Dimensionnement protection surcharge / court-circuit (NEC 430.52 / CEI 60947-4-1)
- Disjoncteur/Fusible doit PAS déclencher sur LRA (autoriser démarrage) mais DOIT déclencher sur rotor bloqué (moteur bloqué).
- Disjoncteur temps inverse max : 250% FLA (jusqu'à 400% pour Design B ≤ 100 CV selon 430.52(C)(1) Ex. 2).
- Si disjoncteur dimensionné seulement pour FLA → déclenchement intempestif au démarrage.
2. Chute tension & Dimensionnement source
- LRA cause affaissement tension :
ΔV = LRA × Zsource. - Dimensionnement générateur : Doit gérer kVA LRA sans creux excessif (>15–20% limite typique).
- Dimensionnement transformateur : kVA ≥ kVA démarrage moteur (LRA × V / 1000).
- Charges sensibles (API, VFD, éclairage) sur même barre peuvent reset/clignoter.
3. Calibre démarreur / Contacteur
- Contacteur doit faire/rompre LRA (service AC-3). CEI 60947-4-1 : Calibre AC-3 ≥ FLA moteur ; Capacité fermeture ≈ 10× AC-3 ; Rupture ≈ 8× AC-3.
- Contacteur bypass démarreur progressif / VFD voit LRA si bypassé à vitesse.
4. Contrainte mécanique
- Couple ∝ Courant² (approx). LRA → Couple rotor bloqué (LRT) = 150–250% Couple nominal.
- Arbre, accouplement, réducteur, fondation voient pic couple massif au démarrage.
5. Tenue thermique
- Échauffement I²t pendant démarrage. Limite thermique moteur (tE temps) définit durée max démarrage & démarrages/heure.
- LRA × tdémarrage = énergie thermique déposée. Doit être < capacité thermique.
LRA vs FLA vs Courant nominal
| Paramètre | Symbole | Définition | Ratio typique |
|---|---|---|---|
| Courant charge nominale | FLA | Courant plaque à charge nominale, tension, freq | 1,0× (Base) |
| Courant rotor bloqué | LRA | Courant à l'arrêt, V/f nominaux | 6–8× FLA (Design B) |
| Courant facteur service | SFA | Courant à charge facteur service (ex: 1,15 SF) | ~1,15× FLA |
| Courant à vide | I0 | Courant à tension nominale, à vide | 0,3–0,5× FLA |
Lettre code (NEMA MG-1) → Plage LRA
La plaque montre une lettre (A–V). Chaque lettre = plage kVA/CV rotor bloqué.
| Code | kVA/CV | LRA/FLA approx (460V) |
|---|---|---|
| A | 0–3,15 | < 3,5× |
| D | 4,0–4,5 | ~4,5× |
| G | 5,6–6,3 | ~6,0× |
| H | 6,3–7,1 | ~6,5× |
| K | 8,0–9,0 | ~8,0× |
| V | >22,4 | >20× |
Exemple : 50 CV, 460V, Code G → LRA ≈ 6 × 65A = 390A.
Réduire l'impact du LRA
- VFD : Rampe tension/fréquence → limite courant à 100–150% FLA. Meilleure solution.
- Démarreur progressif : Déphasage / rampe tension → 200–350% FLA. Moins cher que VFD.
- Démarrage Étoile-Triangle (Wye-Delta) : 1/3 LRA en Étoile, puis transition. Transition ouverte = creux couple. Transition fermée = complexe.
- Démarrage autotransformateur : Plots 50/65/80%. 25–64% LRA. Encombrant.
- Démarrage enroulement partiel : Moteur double enroulement. Énergise 1/2 enroulement d'abord. ~65% LRA.
Mesure
- Plaque signalétique : Lisez Lettre Code → calculez. Ou LRA directestampillé (certains fabricants).
- Pince ampèremétrique (Mode Pic/Appel) : Capture premier demi-cycle. True RMS, échantillonnage rapide (>1 kHz).
- Analyseur qualité énergie : Capture forme d'onde complète, corrélation creux tension.
L'essentiel
Le LRA est le "premier pas électrique" d'un moteur — violent, bref, et décisif. Chaque composant amont (disjoncteur, fil, transformateur, générateur, contacteur, VFD) doit être dimensionné pour le survivre. Lisez la plaque. Vérifiez la Lettre Code. Dimensionnez en conséquence.