Les moteurs électriques AC sont des moteurs qui fonctionnent au courant alternatif et produisent le mouvement de l'arbre grâce à un champ magnétique tournant ; ils constituent l'organe d'entraînement le plus répandu dans l'industrie. Grâce à leur structure simple, leur faible besoin d'entretien et la possibilité d'être alimentés directement par le réseau, ils disposent d'un très large éventail d'utilisations, de la pompe à la grue, du ventilateur au convoyeur. Sur presque chaque ligne de production, un moteur AC tourne d'une manière ou d'une autre pour faire avancer le travail. Dans cet article, nous abordons les caractéristiques qui se distinguent selon l'application et la manière dont le bon choix varie selon le domaine d'utilisation.

Pourquoi la logique de fonctionnement est-elle si répandue ?

La diffusion du moteur AC triphasé vient de la simplicité de son principe de fonctionnement. Le courant triphasé venu du réseau crée un champ magnétique tournant dans les bobinages du stator. Ce champ induit un courant dans le rotor à cage d'écureuil et le rotor tourne en produisant du couple tandis qu'il cherche à rattraper le champ. Le faible écart entre la vitesse du rotor et celle du champ est appelé glissement et c'est précisément ce glissement qui permet au moteur de fonctionner en charge. Comme il n'y a ni balais ni collecteur, les pièces d'usure sont quasi inexistantes ; cela réduit la charge d'entretien et rend le moteur privilégié dans des secteurs très différents les uns des autres.

Utilisation dans les pompes et les systèmes d'eau

Les pompes centrifuges, les pompes immergées et les lignes d'irrigation font partie des domaines où les moteurs AC travaillent le plus intensément. Dans ces applications, on retient généralement des moteurs 2 pôles à 3000 tr/min ou 4 pôles à 1500 tr/min ; comme un fonctionnement continu est exigé, le régime S1 et la protection IP55 prennent de l'importance. Dans un environnement humide et exposé aux projections, le carter en fonte assure une longue durée de vie. La charge d'une pompe étant généralement équilibrée, le moteur fonctionne près de son point nominal et conserve son rendement. Dans les applications de pompage et de ventilation, c'est ici que le contrôle de fréquence procure la plus forte économie, du fait de la relation entre la vitesse et le débit ; pomper la quantité nécessaire au lieu d'un débit superflu se répercute directement sur l'énergie.

Applications de ventilation et d'aération

La ventilation industrielle, l'aspiration et les tours de refroidissement sont entraînées par des moteurs AC. La charge d'un ventilateur étant variable, les moteurs à 4 et 6 pôles sont répandus. Utilisés avec un variateur de fréquence, le débit est réglé en continu selon le besoin ; cela apporte une économie d'énergie sensible par rapport à un fonctionnement à vitesse fixe. Une faible vibration et un fonctionnement silencieux sont les attentes marquantes dans ce domaine, car les ventilateurs sont le plus souvent situés à proximité des lieux de vie et de travail. Le fait que réduire la vitesse de moitié abaisse la consommation de puissance à environ un huitième rend très avantageuse l'utilisation de la vitesse variable dans les systèmes de ventilation.

Convoyeur, grue et entraînement de machine

Les convoyeurs, mélangeurs, concasseurs et systèmes de levage des lignes de production exigent un couple de démarrage élevé. Dans ces applications, les moteurs AC associés à un réducteur à engrenages sont montés sur la machine par un raccordement B3 à pattes ou B5 à bride. Le réducteur abaisse la vitesse du moteur et augmente le couple, permettant ainsi la mise en mouvement de la charge lourde. Dans des conditions de démarrage sévères, l'isolation de classe F et le choix de roulements robustes maintiennent le circuit en sécurité face à la chaleur et à la contrainte mécanique créées par le courant de démarrage. Dans les applications de grue et d'ascenseur à arrêts et démarrages fréquents, des régimes de fonctionnement intermittents entrent en jeu à la place du S1 et le moteur est choisi en conséquence.

Compresseur et systèmes d'air comprimé

Les compresseurs à vis et à pistons font partie des postes de charge silencieux mais permanents des installations. Ces systèmes qui produisent de l'air comprimé fonctionnent généralement de longues heures en régime S1 avec des moteurs à 2 ou 4 pôles. Comme ils fonctionnent beaucoup, la classe de rendement des moteurs de compresseur se répercute directement sur la facture d'électricité ; un moteur de classe IE3 ou IE4 récupère son supplément par l'économie d'énergie du fait des heures de fonctionnement élevées. En raison de la charge pulsée des compresseurs à pistons, le volant d'inertie et un carter robuste sont importants pour protéger le moteur des vibrations.

Agroalimentaire, textile et industrie légère

Dans les lignes de transformation alimentaire, d'emballage, de textile et d'impression, de nombreux moteurs de faible puissance fonctionnent côte à côte. Dans ces domaines, les moteurs de la plage 0,55–7,5 kW sont répandus ; sur les machines d'emballage exigeant un contrôle de vitesse précis, le variateur de fréquence est devenu un standard. Sur les lignes alimentaires où le lavage est intensif, l'indice de protection IP et une surface de carter hygiénique passent au premier plan, tandis que dans le textile on attend un fonctionnement continu et silencieux. La présence de dizaines de moteurs sur une seule ligne rend la facilité d'entretien et les dimensions de carter standard déterminantes dans ces secteurs ; il doit être possible de remplacer facilement un moteur par son équivalent de même hauteur d'axe.

Type de raccordement et forme de montage

La manière dont le moteur AC est raccordé et l'endroit où il l'est influencent directement le domaine d'utilisation. Les moteurs B3 à pattes sont fixés par boulons au sol ou sur un châssis et sont utilisés dans les systèmes montés au sol tels que convoyeurs et concasseurs. Les moteurs B5 à grande bride et B14 à petite bride se raccordent en revanche directement par la bride à une pompe ou à un réducteur. Lorsque le bon type de raccordement n'est pas choisi, le moteur ne peut pas être monté correctement sur la machine ; c'est pourquoi la forme de montage fait partie du choix autant que le domaine d'utilisation. La situation de montage horizontal ou vertical modifie aussi le choix des roulements et de la lubrification ; sur les moteurs de pompe montés verticalement, la charge axiale est prise en considération.

Rendement et protection selon le domaine d'utilisation

Chaque domaine d'utilisation impose une priorité différente. Sur une pompe et un compresseur fonctionnant en continu, c'est la classe de rendement ; sur un concasseur poussiéreux, l'indice de protection IP ; en extérieur exposé aux projections, le matériau du carter qui passe au premier plan. Un moteur mal choisi entraîne une perte de rendement, une consommation d'énergie inutile et une panne prématurée. C'est pourquoi, une fois le domaine défini, la puissance, la vitesse, l'indice de protection et la classe de rendement doivent être évalués conjointement. Plus les heures de fonctionnement augmentent, plus l'importance de la classe de rendement croît ; sur un moteur peu utilisé, la priorité est le coût initial, sur un moteur très utilisé, la priorité est la dépense énergétique.

Contrôle de vitesse par variateur de fréquence

Dans de nombreux domaines d'utilisation, le moteur AC est désormais alimenté par un variateur de fréquence plutôt que directement par le réseau. Le variateur règle la vitesse en continu en modifiant conjointement la fréquence et la tension du moteur ; le débit de la pompe, l'air du ventilateur ou la vitesse du convoyeur sont ainsi contrôlés selon le besoin du procédé. Comparée à des restrictions mécaniques telles que le laminage par vanne ou un registre, cette méthode apporte une économie d'énergie sensible. Grâce au démarrage progressif, le courant de démarrage diminue, le choc mécanique se réduit et le moteur comme la machine entraînée s'usent moins. Dans les applications avec variateur, il est recommandé de retenir une isolation adaptée et, si nécessaire, un filtre afin de protéger l'isolation du bobinage contre les pics de tension.

Choisir le moteur adapté à l'application avec DRG Motor

DRG Motor fournit, dans la plage 0,55–355 kW et selon le profil de charge de votre application, des moteurs asynchrones triphasés de l'IE2 à l'IE4 avec des options de raccordement B3/B5/B14. Que ce soit une pompe, un ventilateur, un convoyeur, une grue ou un compresseur, il suffit de nous communiquer votre domaine d'utilisation, vos heures de fonctionnement et vos conditions ambiantes pour trouver la bonne solution. Avec notre réseau d'approvisionnement basé à İzmir, nous assurons une expédition rapide vers différents secteurs et nous vous aidons à obtenir le soutien de l'équipe DRG Motor pour déterminer le moteur adapté.