Un moteur électrique à haut rendement produit le même travail mécanique en absorbant moins d'électricité ; l'écart provient de la réduction des pertes converties en chaleur. Dans les installations à fonctionnement continu, le poste le plus important du coût sur la durée de vie d'un moteur n'est pas le prix d'achat, mais l'énergie consommée pendant des années. DRG Motor prend pour base la norme de rendement IEC 60034-30-1 sur les moteurs qu'il fournit et propose une gamme allant d'IE3 Premium à IE5 Ultra Premium.

Définition du rendement d'un moteur

Le rendement est le rapport entre la puissance mécanique prélevée sur l'arbre et la puissance électrique absorbée sur le réseau. La part restante se transforme en chaleur sous forme de pertes. Si un moteur travaille avec un rendement de 90 %, 10 % de l'électricité qu'il absorbe se dissipe en chaleur sans produire de travail. Plus la classe de rendement s'élève, plus ce taux de perte baisse ; l'écart de quelques points, en apparence minime, correspond à une grande différence sur la consommation annuelle.

D'où naissent les pertes

Les pertes dans un moteur asynchrone se composent de plusieurs postes et une conception à haut rendement vise à réduire chacun d'eux séparément :

  • Pertes cuivre du stator : la chaleur produite par le courant circulant dans le bobinage sur la résistance.
  • Pertes rotor : pertes apparaissant dans les barres du rotor proportionnellement au glissement (slip).
  • Pertes fer : pertes par hystérésis et courants de Foucault nées de la variation du champ magnétique dans la tôle magnétique.
  • Frottement et ventilation : frottement des roulements et puissance consommée par le ventilateur de refroidissement.

Sur les moteurs à haut rendement, une section de cuivre plus épaisse, une tôle magnétique plus fine et à faibles pertes ainsi qu'un entrefer optimisé réduisent ensemble ces postes.

La structure des moteurs performants DRG

Sur les moteurs performants fournis par DRG, un paquet de tôle magnétique à faibles pertes, une répartition équilibrée du bobinage et un entrefer précis sont les éléments de base qui élèvent le rendement. Le carter en fonte évacue efficacement par les nervures extérieures la chaleur relativement faible produite par un bobinage performant, préservant ainsi l'isolation comme la durée de vie des roulements. Les moteurs sont fournis avec une alimentation 400 V / 50 Hz, une protection IP55 et une isolation classe F, conformément au régime de service continu S1.

Classes de rendement : d'IE3 à IE5

La norme IEC 60034-30-1 échelonne les niveaux de rendement. IE3 Premium est aujourd'hui le niveau minimal légal sur de nombreuses bandes de puissance ; IE4 Super Premium travaille avec des pertes plus faibles ; IE5 Ultra Premium représente l'échelon de rendement le plus élevé. Plus les heures de service annuelles du moteur sont élevées dans une installation, plus l'économie apportée par le passage à une classe de rendement supérieure devient nette.

Répercussion du rendement sur le budget d'exploitation

Sur un moteur fonctionnant en continu toute l'année, l'écart de prix d'achat se comble par l'économie d'énergie à mesure que les heures de service avancent. Par exemple, sur un moteur de 30 kW fonctionnant 8.000 heures par an, l'écart d'environ deux points entre deux classes de rendement se traduit par un gain de plusieurs milliers de kilowattheures par an. Plus la durée de service s'allonge, plus l'économie s'accumule et devient déterminante dans le coût total de possession.

Le choix correct d'un moteur performant

Il faut évaluer la classe de rendement non pas seule, mais avec le nombre de pôles, le profil de charge et les heures de service annuelles. Pour une pompe travaillant en continu et à pleine charge, une classe de rendement supérieure se rentabilise vite, alors que sur un entraînement fonctionnant quelques heures par jour le même écart se comble plus lentement. Le choix des pôles importe aussi : 2 pôles donnent 3000 tr/min, 4 pôles 1500 tr/min, 6 pôles 1000 tr/min, et il se détermine selon la vitesse exigée par l'application.

Entretien et préservation du rendement

Le rendement qu'un moteur possède au premier jour se préserve par un entretien correct. Un roulement mal graissé, des ailettes de refroidissement encrassées ou une tension réseau déséquilibrée abaissent le rendement et augmentent la température. Un entretien régulier des roulements, le nettoyage du capot de ventilateur et le contrôle de la symétrie des tensions permettent au moteur de continuer à travailler près de sa valeur de plaque.

Facteur de puissance et charge du réseau

Une autre valeur aussi importante que le rendement est le facteur de puissance (cos φ). Un facteur de puissance faible peut conduire le moteur à absorber inutilement de la puissance réactive au réseau et l'installation à payer une pénalité réactive. Les moteurs performants bien conçus travaillent à pleine charge avec un facteur de puissance plus élevé et réduisent la charge du réseau. En évaluant le coût réel d'exploitation d'un moteur, on prend en compte non seulement le rendement mais aussi le comportement du facteur de puissance sous charge.

Fonctionnement performant avec un variateur

Dans les applications à charge variable, l'utilisation d'un onduleur de fréquence abaisse la consommation totale d'énergie en faisant travailler le moteur à chaque instant à la vitesse nécessaire. En particulier dans les applications où la puissance varie avec le cube de la vitesse, comme les pompes et les ventilateurs, régler la vitesse selon le besoin crée une grande économie. Associer un moteur performant à un variateur signifie des frais d'exploitation bien plus bas qu'un fonctionnement continu à vitesse fixe ; dans ce cas, on préfère que le moteur possède une structure d'isolation adaptée à l'alimentation par onduleur.

Avantage environnemental et thermique d'un moteur performant

Moins de pertes signifie moins de chaleur perdue. Comme un moteur performant atteint une température plus basse en fonctionnement, l'isolation du bobinage et la graisse des roulements durent plus longtemps ; cela allonge l'intervalle d'entretien et abaisse la probabilité de panne. De plus, des moteurs dégageant moins de chaleur dans une salle des machines ou dans une armoire fermée allègent aussi la charge de refroidissement du local. Le gain du rendement ne se limite ainsi pas à la facture d'électricité, il se répercute aussi sur la durée de vie des équipements et sur la fiabilité d'exploitation.

Lire correctement l'étiquette de rendement

La valeur de rendement figurant sur la plaque d'un moteur est généralement donnée pour la charge nominale et des conditions normalisées. Si, en exploitation réelle, le moteur travaille à une charge différente, le rendement réel change également. C'est pourquoi, en comparant des rendements, il faut comparer les valeurs au même point de charge. Par ailleurs, la classe IE n'indique qu'un échelon ; de petits écarts peuvent exister même entre deux moteurs de la même classe IE3. Lire ensemble les valeurs de puissance, de vitesse, de courant, de facteur de puissance et de rendement de la plaque est la façon la plus saine de comprendre le comportement réel du moteur en exploitation.

Quelle classe de rendement pour quelle application

Le choix de la classe de rendement est directement lié à la durée de fonctionnement du moteur :

  • Pompe, ventilateur, compresseur à fonctionnement continu (S1) : retour le plus rapide avec IE4 ou IE5.
  • Entraînements fonctionnant quelques heures par jour : IE3 est dans la plupart des cas un choix équilibré.
  • Grand nombre de petits moteurs : la consommation totale étant élevée, la classe supérieure procure une économie globale.

La bonne classe établit selon l'application l'équilibre entre le prix initial et l'économie annuelle ; plutôt que d'imposer la classe la plus élevée à chaque moteur, un choix conforme au profil d'utilisation donne le résultat le plus économique.

Une solution performante avec DRG Motor

DRG Motor livre aux entreprises, via son approvisionnement basé à İzmir, des moteurs des classes de rendement IE3, IE4 et IE5 dans la plage 0,55–355 kW. Lorsque vous communiquez la puissance, la vitesse, le type de carter et les heures de service de votre application, nous pouvons déterminer ensemble la classe de rendement la plus adaptée ; vous voyez ainsi clairement l'équilibre entre le prix initial et l'économie d'énergie à long terme. Pour davantage d'options, vous pouvez nous écrire via drgmotor.com.