Moteur 2 pôles ou 4 pôles : différences et lequel choisir ?

À puissance égale, un moteur 2 pôles tourne à environ 3000 tr/min et un moteur 4 pôles à environ 1500 tr/min ; la vitesse étant divisée par deux, le couple sur l’arbre du moteur 4 pôles est environ deux fois plus élevé. Par exemple, à 11 kW, le DRG-160M1-2 fournit 35,7 Nm à 2945 tr/min, tandis que le DRG-160M-4 fournit 71,7 Nm à 1465 tr/min. En bref : on choisit 2 pôles pour les machines qui demandent une vitesse élevée, comme les pompes centrifuges en accouplement direct, les ventilateurs et les meuleuses ; 4 pôles pour les machines qui demandent du couple, comme les convoyeurs à réducteur, les concasseurs, les malaxeurs et les pompes hydrauliques.

Ce qui décide du choix n’est pas le moteur lui-même mais la vitesse d’entrée exigée par la machine entraînée. Le courant et la puissance absorbée sur le réseau varient très peu entre les deux options ; un mauvais nombre de pôles, en revanche, empêche une pompe de refouler, envoie un réducteur à une mauvaise vitesse de sortie ou rend impossible le démarrage d’une machine chargée. La comparaison ci-dessous montre cette différence pour 4, 11 et 37 kW à partir des données de notre boutique.

Sur la page Acheter un moteur électrique en ligne, les modèles 2, 4 et 6 pôles sont présentés côte à côte pour la plupart des puissances ; la vitesse nominale, le courant et la dimension d’arbre figurent sur chaque fiche produit, ce qui permet de choisir directement le bon modèle une fois le nombre de pôles décidé.

Comment le nombre de pôles fixe-t-il la vitesse du moteur ?

Dans un moteur asynchrone triphasé, le bobinage du stator crée un champ magnétique tournant dont la vitesse (vitesse de synchronisme) dépend de la fréquence du réseau et du nombre de pôles : n_s = 120 × f / p. Sur un réseau 50 Hz, la vitesse de synchronisme est de 3000 tr/min pour un moteur 2 pôles, 1500 tr/min pour un 4 pôles et 1000 tr/min pour un 6 pôles. Le rotor tourne légèrement en retard sur ce champ ; l’écart est le glissement, qui augmente avec la charge. C’est pourquoi la plaque signalétique indique la vitesse nominale en pleine charge et non la vitesse de synchronisme : à 4 kW, 2905 tr/min pour le DRG-112M-2 et 1450 tr/min pour le DRG-112M-4.

À puissance constante, le couple est inversement proportionnel à la vitesse : T (Nm) ≈ 9550 × P (kW) / n (tr/min). À 37 kW, ce calcul donne 9550 × 37 / 2960 ≈ 119,4 Nm pour le moteur 2 pôles et 9550 × 37 / 1485 ≈ 237,9 Nm pour le moteur 4 pôles ; les deux correspondent exactement aux valeurs du catalogue. Autrement dit, un moteur 4 pôles n’est pas « plus puissant » : il fournit la même puissance à moitié de vitesse avec deux fois plus de couple.

2 et 4 pôles à puissance égale : tableau comparatif 4, 11 et 37 kW

Toutes les valeurs du tableau concernent des modèles à carcasse en fonte de la boutique DRG (380 V, 50 Hz). Cliquez sur le code d’un modèle pour ouvrir sa fiche produit.

Quatre enseignements du tableau

• Un couple presque doublé : 13,1 → 26,3 Nm, 35,7 → 71,7 Nm et 119,4 → 237,9 Nm. Le réducteur, l’accouplement et l’arbre de la machine doivent être choisis pour ce couple.
• Un courant un peu plus élevé, une consommation identique : le moteur 4 pôles a un cos φ plus faible, son courant est donc légèrement supérieur (8,37 A au lieu de 7,84 A à 4 kW). Si l’on calcule la puissance active absorbée par √3 × U × I × cos φ, les deux moteurs absorbent environ 4,5 kW à 4 kW, 12,1 et 12,0 kW à 11 kW, 39,5 et 39,4 kW à 37 kW. L’écart n’apparaît pas sur l’énergie active facturée mais côté réactif, compensé par la batterie de condensateurs.
• Carcasse et arbre ne sont pas toujours identiques : à 4 kW, les deux modèles ont une carcasse 112M et un arbre de 28×60 mm ; à 11 kW, une carcasse 160M et un arbre de 42×110 mm. À 37 kW en revanche, le modèle 2 pôles reste en carcasse 200L avec un arbre de 55×110 mm, alors que le 4 pôles passe en carcasse 225S avec un arbre de 60×140 mm. Il peut même y avoir une différence dans la même carcasse : à 45 kW, le DRG-225M-2 et le DRG-225M-4 sont tous deux en 225M, mais leurs arbres font 55×110 et 60×140 mm. Lorsque vous changez de nombre de pôles, vérifiez toujours à nouveau l’accouplement et le moyeu de poulie.

Choix selon l’application : quel nombre de pôles pour quelle machine ?

Si la plaque de la machine, la courbe de la pompe ou le catalogue du réducteur indique une vitesse d’entrée, c’est elle qui décide ; le tableau ci-dessous sert de première orientation lorsque cette information manque.

Nous expliquons pas à pas comment puissance, vitesse et rapport de réduction se calculent ensemble pour les convoyeurs à réducteur dans notre article Choix du moteur de convoyeur à bande : puissance, vitesse et adaptation du réducteur.

Adapter la vitesse par poulies : un moteur 2 pôles peut-il remplacer un 4 pôles ?

Sur les machines à courroie et poulies, la vitesse se règle par le rapport des poulies : n_machine = n_moteur × d_{poulie moteur} / d_{poulie machine}. Si un ventilateur doit tourner à 2000 tr/min et que la poulie moteur fait 100 mm, la poulie machine fait environ 147 mm avec le DRG-160M1-2 2 pôles de 11 kW (2945 tr/min) et environ 73 mm avec le DRG-160M-4 4 pôles (1465 tr/min). Une petite poulie côté machine réduit l’angle d’enroulement de la courroie et peut provoquer du patinage ; dans cet exemple, le 2 pôles donne un montage de poulies plus confortable.

Réduire la vitesse par poulies augmente le couple dans le même rapport. Réduit dans un rapport 1:2, le DRG-160M1-2 fournit sur l’arbre de la machine environ 1472 tr/min et 71,4 Nm, hors pertes de courroie ; c’est très proche des 1465 tr/min et 71,7 Nm du DRG-160M-4 4 pôles. Un moteur 4 pôles en direct reste toutefois le plus souvent la solution durable la plus saine : la tension de courroie ajoute une charge radiale sur le roulement du moteur, courroies et poulies demandent de l’entretien, et le moteur continue de subir le bruit et la charge de roulement de la vitesse élevée.

Attention dans l’autre sens : accélérer un moteur 4 pôles par poulies ne le sollicite pas en couple, mais la puissance sur l’arbre est fixe. La puissance demandée par les ventilateurs et les pompes centrifuges augmentant avec le cube de la vitesse, faire tourner la machine au-dessus de sa vitesse de conception surcharge rapidement le moteur ; après une telle modification, mesurez le courant à la pince ampèremétrique et comparez-le au courant de la plaque. Vous trouverez les courants nominaux des différentes puissances sur notre page tableau des courants moteur.

Bruit, roulements et démarrage : ce qui compte sur le terrain

Même si la fiche technique affiche la même puissance, les deux moteurs ne se comportent pas de la même façon sur la machine :

• Bruit : le ventilateur de refroidissement d’un moteur 2 pôles tourne deux fois plus vite et le bruit de ventilation est nettement plus élevé. En atelier, à proximité de bureaux ou dans les sites fonctionnant la nuit, c’est une raison de préférer 4 pôles.
• Roulements : dans une même carcasse, le type de roulement est identique (6206-ZZ-C3 à 4 kW, 6309-C3 à 11 kW), mais dans un moteur 2 pôles le roulement effectue deux fois plus de tours dans le même temps. La durée de vie des roulements et l’intervalle de graissage diminuent quand la vitesse augmente ; sur les gros moteurs équipés de graisseurs, raccourcissez l’intervalle de lubrification en 2 pôles selon la plaque du fabricant.
• Vibrations et alignement : à vitesse élevée, de petites erreurs d’équilibrage et d’alignement de l’accouplement se traduisent plus vite en vibrations et en bruit de roulement.
• Démarrage : le rapport de courant de démarrage est un peu plus élevé sur les modèles 2 pôles (8,3 contre 7,8 à 4 kW ; 8,1 contre 7,7 à 11 kW). Le couple de démarrage en Nm est en revanche bien plus grand en 4 pôles : à 11 kW, le DRG-160M-4 démarre avec environ 2,2 × 71,7 ≈ 157,7 Nm et le DRG-160M1-2 avec environ 2,0 × 35,7 = 71,4 Nm. Sur un convoyeur qui démarre sous une trémie pleine ou un concasseur chargé, cette différence est décisive.

Liste de contrôle avant de commander

• Quelle vitesse d’entrée la machine exige-t-elle ? Consultez la plaque de la pompe, le catalogue du ventilateur ou la plaque du réducteur.
• La vitesse nominale sur la plaque de l’ancien moteur est-elle dans les 2900 ou dans les 1400 ? Conservez le nombre de pôles lors du remplacement.
• Si le nombre de pôles change, la carcasse, le diamètre × longueur d’arbre et la bride du nouveau moteur correspondent-ils à la machine ?
• Le rapport de poulies ou de réduction a-t-il été recalculé pour la nouvelle vitesse ?
• Le relais thermique sera-t-il réglé sur le courant de plaque à 380 V du nouveau moteur ?
• Le bruit et l’entretien des roulements posent-ils problème dans l’environnement d’exploitation ?

Vous pouvez vérifier rapidement les calculs de rapport de poulies, de couple et de courant avec nos outils de calcul pour moteur électrique.

Les moteurs 2 et 4 pôles de cette comparaison

• DRG-112M-2 – 4 kW – 3000 tr/min – carcasse 112M en fonte
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1500 tr/min – carcasse 112M en fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 3000 tr/min – carcasse 160M en fonte
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1500 tr/min – carcasse 160M en fonte
• DRG-200L2-2 – 37 kW – 3000 tr/min – carcasse 200L en fonte
• DRG-225S-4 – 37 kW – 1500 tr/min – carcasse 225S en fonte

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Questions fréquentes

À quelle vitesse tourne un moteur 2 pôles ?

Sur un réseau 50 Hz, sa vitesse de synchronisme est de 3000 tr/min ; elle baisse légèrement en charge. Dans les exemples de notre boutique, la vitesse nominale est de 2905 tr/min à 4 kW, 2945 tr/min à 11 kW et 2960 tr/min à 37 kW.

Un moteur 4 pôles consomme-t-il moins d’électricité ?

Non. À puissance égale sur l’arbre, la puissance active absorbée sur le réseau est presque identique ; dans le calcul ci-dessus, à 11 kW, le moteur 2 pôles absorbe environ 12,1 kW et le 4 pôles environ 12,0 kW. C’est la charge de la machine, et non le nombre de pôles, qui détermine la consommation.

Peut-on monter un moteur 4 pôles à la place d’un 2 pôles ?

Dans ce cas, la machine tourne à moitié de vitesse : la pression et le débit de la pompe, ou le débit d’air du ventilateur, chutent nettement. Sur une transmission par courroie, on peut adapter en modifiant le rapport. La compatibilité mécanique dépend de la puissance : à 4 et 11 kW, carcasse et arbre sont identiques, alors qu’à 37 kW le modèle 4 pôles passe à une carcasse plus grande et à un arbre plus gros.

Comment savoir combien de pôles a un moteur ?

Regardez la vitesse nominale sur la plaque : les 2900 correspondent à 2 pôles, les 1400 à 4 pôles et les 900 à 6 pôles. Dans les codes de modèle DRG, le dernier chiffre indique aussi le nombre de pôles ; par exemple, le DRG-112M-4 est un 4 pôles et le DRG-112M-2 un 2 pôles.

Une fois le nombre de pôles choisi, vous pouvez sélectionner par puissance, vitesse et carcasse parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne.

Envoyez-nous vos résultats de mesure ou une photo de la plaque signalétique et nous déterminerons ensemble le bon modèle : téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact drgmotor.com/fr/contact.