Chapitre 3 – Moteur électrique | Terminale Bac Pro (Grpt 1) | Physique – Électromécanique | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 2 mai 2026, 18:42
💡 Notions centrales : leçon §I-II (convertisseur électromécanique, bilan de puissance), §VII (lecture plaque).
Adrien, plombier chauffagiste, intervient en urgence chez un client : le circulateur de la chaudière à gaz est en panne. Plus de chauffage dans la maison. Adrien démonte la pompe et lit la plaque signalétique pour commander un modèle de remplacement compatible.
Information complémentaire : ce type de circulateur a un rendement électromécanique typique de l'ordre de η = 0,55 (puissance utile / puissance électrique).
Identifier sur la plaque les grandeurs électriques et mécaniques. Compléter :
| Grandeur | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Tension d'alimentation | U | …… | …… |
| Intensité nominale | I | …… | …… |
| Fréquence du réseau | f | …… | …… |
| Puissance électrique absorbée | P | …… | …… |
| Vitesse de rotation | n | …… | …… |
| Facteur de puissance | cos φ | …… | …… |
| U | 230 | V |
| I | 0,40 | A |
| f | 50 | Hz |
| P | 90 | W |
| n | 2 600 | tr/min |
| cos φ | 0,98 | (sans unité) |
Vérifier la cohérence entre la puissance affichée et le calcul P = U × I × cos φ.
Pcalc = U × I × cos φ = 230 × 0,40 × 0,98 = 90,2 W
Cohérent avec les 90 W affichés sur la plaque ✓.
Le facteur de puissance proche de 1 (0,98) indique que le moteur est de type monophasé à condensateur permanent, optimisé pour cos φ.
Calculer la puissance utile (mécanique) Pu fournie par le moteur, sachant que η = Pu / P et que η = 0,55.
Pu = η × P = 0,55 × 90 = 49,5 W ≈ 50 W
Sur les 90 W consommés au réseau, seulement 50 W servent à faire tourner la roue. Les 40 W restants sont perdus en chaleur dans les bobinages et les frottements.
L'installation de ce client est alimentée en monophasé 230 V / 50 Hz. Le circulateur est-il compatible ? Justifier brièvement à partir de la plaque.
Oui, le circulateur est compatible. Il est conçu pour 230 V (monophasé) à 50 Hz, exactement le standard du réseau résidentiel français.
Le symbole « ~ » à côté de 230 V indique que c'est du courant alternatif (par opposition à « = » qui indiquerait du DC).
Comprendre l'indice de protection IP 44. Expliquer ce que cela signifie et pourquoi c'est important pour un circulateur de chauffage.
Aide : IP XY — X = protection contre les solides (poussière), Y = protection contre les liquides (eau). 0 = aucune protection, 6 = protection totale.
C'est important car un circulateur est installé dans une chaufferie où :
Pour une installation extérieure (jets d'eau directe), il faudrait du IP 65 ou IP 67.
Le client demande à Adrien le coût annuel d'énergie du circulateur. Le chauffage fonctionne 8 mois par an, 16 h/jour.
Calculer la consommation annuelle en kWh et le coût au tarif EDF de 0,20 €/kWh.
C'est non négligeable : un circulateur classique 90 W consomme près de 70 €/an. Les modèles modernes à vitesse variable (étiquette EEI ≤ 0,23) consomment 4 fois moins (≈ 25 W moyen) et amortissent leur surcoût en 3-4 ans.
Rédiger en 4–5 lignes l'explication d'Adrien au client, qui :
Le circulateur Grundfos UPS 25-60 que je remplace est parfaitement compatible avec votre installation (230 V monophasé, 50 Hz). Il consomme 90 W au réseau pour fournir environ 50 W de puissance utile à la roue (rendement 55 %), ce qui correspond à environ 70 € d'électricité par an pendant la saison de chauffe.
Pour information, les circulateurs à vitesse variable récents (étiquette EEI ≤ 0,23) consomment 3 à 4 fois moins. Leur surcoût (~ 200 €) est amorti en 3-4 ans, et ils sont plus silencieux. Si vous souhaitez les comparer, je peux vous faire un devis.