Dans les applications d'entraînement industriel où l'on recherche à la fois une puissance élevée et une faible vitesse, les moteurs asynchrones 6 pôles de 22 kW à 1000 tr/min se distinguent. Ce moteur offre une puissance sur l'arbre de l'ordre de 30 chevaux tout en assurant une valeur de couple élevée avec une vitesse d'arbre d'environ mille tours par minute. Sur cette page, nous examinons en détail les caractéristiques techniques de ce moteur, les conditions dans lesquelles il faut le privilégier et les points auxquels veiller lors de la sélection.

Structure 6 pôles et relation avec les 1000 tr/min

Sur les moteurs asynchrones, la vitesse synchrone est déterminée par la fréquence du réseau et le nombre de pôles. Sur un réseau 50 Hz, une disposition de bobinage à 6 pôles (2p=6) produit une vitesse synchrone de 1000 tr/min. Le rotor devant rester en retard sur le champ tournant du stator pour produire du couple, la vitesse réelle de l'arbre sous charge diminue de la valeur du glissement (slip) et se mesure typiquement entre 960 et 975 tr/min à pleine charge. Dans cette classe de 22 kW, le taux de glissement se situe généralement entre 2,5 et 4 pour cent. Une faible vitesse signifie un couple sur l'arbre plus élevé à puissance égale ; cela réduit l'étage de réduction sur les équipements à forte charge de démarrage.

Avantage de couple et son calcul

Le couple sur l'arbre s'obtient en divisant la puissance par la vitesse angulaire. Pour 22 kW et 1000 tr/min, le couple nominal est d'environ 210 Nm ; sachant que la même puissance donnerait environ 140 Nm sur un moteur à 1500 tr/min et environ 70 Nm à 3000 tr/min, la supériorité de couple de la structure 6 pôles apparaît nettement. C'est pourquoi les moteurs à 1000 tr/min sont privilégiés sur les charges qui doivent vaincre un moment d'inertie élevé au démarrage, sur les convoyeurs exigeant une réduction de vitesse progressive et sur les agitateurs lourds.

  • Couple nominal : ~210 Nm
  • Couple de démarrage : environ 2 à 2,5 fois le couple nominal
  • Couple de décrochage (maximal) : environ 2,5 à 3 fois le couple nominal

Calcul de rendement pour un moteur 22 kW à 1000 tr/min tournant 4000 heures par an

L'efficacité énergétique est classée dans la norme IEC 60034-30-1 de IE1 à IE5. Dans une classe de puissance moyenne à élevée comme 22 kW, l'IE3 (Premium) constitue désormais le niveau de base répandu ; l'IE4 (Super Premium) réduit quant à lui nettement la consommation électrique sur les systèmes fonctionnant en continu. Notre contenu sur les moteurs électriques de classe de rendement IE3 traite en détail l'écart entre les classes et le délai de retour sur investissement. Sur un moteur de 22 kW fonctionnant 4000 heures par an, le passage d'IE2 à IE3 peut apporter une économie annuelle de plusieurs milliers de kilowattheures grâce à un gain de rendement de 1,5 à 2 pour cent.

Tenue du bobinage et indice de protection sur un carter 22 kW

Sur un carter industriel standard, on utilise une isolation de classe F (tenue du bobinage à 155 °C) ; en pratique, le moteur est exploité avec une élévation de température de classe B, ce qui prolonge la durée de vie du bobinage. Lorsque l'indice de protection est IP55, le moteur est protégé contre la poussière et les jets d'eau venant de toutes les directions, ce qui rassure dans les usines poussiéreuses et les montages en extérieur. Lorsque le type de service est défini comme S1 (service continu), le moteur peut être exploité sans interruption à la charge nominale ; dans les procédés à arrêts-démarrages fréquents, d'autres cycles de service comme S4/S5 sont évalués.

Décision sur le matériau du carter

Dans la classe des 22 kW, le carter est généralement choisi en fonte (fonte grise). La fonte assure une résistance mécanique élevée, un amortissement des vibrations et une dissipation thermique, tandis que le carter en aluminium est plus léger et plus économique ; pour l'industrie lourde et les lignes vibrantes, la fonte est recommandée. Les modes de fixation sont choisis selon l'application :

  • B3 : montage à pattes, le type horizontal le plus répandu
  • B5 : grande bride, type raccordé directement à une pompe ou un réducteur
  • B14 : petite bride, montage compact
  • B35 : combinaison de pattes et de bride

Missions typiques sur le terrain d'un moteur 22 kW à 1000 tr/min

En raison de son caractère faible vitesse-couple élevé, cette classe de moteur est performante sur certains travaux :

  • Convoyeurs à bande et à chaîne transportant des matériaux lourds
  • Agitateurs, mélangeurs et pompes à boue
  • Entraînements de concasseurs et de broyeurs
  • Moteur d'entraînement principal des grues et des systèmes de levage
  • Tours de refroidissement et ventilateurs de grand diamètre

Réduire le courant par étoile-triangle sur un 22 kW

Sur un réseau triphasé 400 V / 50 Hz, lorsqu'un moteur de 22 kW est mis en service par démarrage étoile-triangle (Y/Δ), le courant de démarrage est réduit ; dans cette classe de puissance, l'appel de courant élevé créé par un démarrage direct peut solliciter le réseau. Lorsqu'un réglage de vitesse continu, un adoucissement des appels au démarrage ou une optimisation énergétique sont nécessaires, l'entraînement par variateur de fréquence (VFD) est recommandé. En utilisation avec variateur, la tenue en tension de l'isolation et, si nécessaire, la mise à la terre de l'arbre sont prises en considération.

Critères de sélection et entretien

Pour un choix de moteur correct, la courbe de couple de charge, le cycle de fonctionnement, la température ambiante (référence standard 40 °C), l'altitude et la classe de rendement souhaitée sont évalués ensemble. Lors de l'entretien périodique, les intervalles de graissage des roulements, la mesure de la résistance d'isolement du bobinage, le nettoyage de l'accumulation de poussière sur le ventilateur et les ailettes de refroidissement ainsi que le suivi des vibrations sont prioritaires. La durée de vie des roulements étant généralement le premier facteur déterminant la durée de vie totale du moteur, une graisse adaptée à l'environnement de travail et un alignement correct prolongent la durée de vie des roulements.

Approvisionnement et détermination du bon modèle

Avec notre infrastructure d'approvisionnement basée à İzmir, nous fournissons des moteurs 22 kW à 1000 tr/min dans différentes fixations et classes de rendement. Lorsque vous partagez avec nous le profil couple-vitesse de votre application, le rapport de réducteur et le type de montage, nous pouvons déterminer ensemble la configuration la plus adaptée et, si nécessaire, réaliser une comparaison avec d'autres classes de puissance. Pour la large gamme de moteurs et les contenus techniques, vous pouvez consulter notre page d'accueil.

Exemple d'économie d'énergie sur un moteur 22 kW

Sur un moteur de 22 kW fonctionnant en continu, l'importance de la classe de rendement se concrétise en chiffres. Si le moteur fonctionne 5000 heures par an et qu'un gain de rendement de 2 pour cent est obtenu en montant la classe de rendement d'un cran, le calcul approximatif 22 kW × 5000 heures × 2 pour cent donne une économie d'environ 2200 kWh par an. Cumulée sur toute la durée de vie du moteur, cette économie permet de récupérer une part importante du coût d'achat. L'écart de rendement est particulièrement marqué sur les stations de pompage et les systèmes d'aération exploités 24 heures sur 24 ; c'est pourquoi, dans les applications à grand nombre d'heures de fonctionnement, il est logique d'envisager l'IE4 plutôt que l'IE3.

Refroidissement et conditions ambiantes

Sur les moteurs standard, on utilise un autorefroidissement de type IC411, dans lequel le ventilateur situé en bout d'arbre souffle de l'air sur les ailettes du carter. Le moteur est étiqueté selon une référence de 40 °C de température ambiante et 1000 mètres d'altitude ; à température ou altitude plus élevées, il faut réduire quelque peu la puissance nominale (derating). L'accumulation de poussière sur les ailettes dégrade le refroidissement et élève la température du bobinage ; un nettoyage périodique a donc un effet direct sur la durée de vie du bobinage. Dans les applications lourdes à arrêts-démarrages fréquents, l'ajout d'un ventilateur de refroidissement forcé peut être envisagé.

Utilisation avec un réducteur

Les moteurs à 1000 tr/min fonctionnent le plus souvent avec un réducteur. La faible vitesse de sortie de la structure 6 pôles réduisant le rapport de réduction nécessaire, elle diminue les pertes de transmission et élève le rendement du système. Lors de l'appariement moteur-réducteur dans les applications de convoyeur, d'agitateur et de levage, le couple nominal du moteur et le facteur de service doivent être compatibles avec le couple d'entrée admissible du réducteur. Le type à bride B5 est le mode de montage le plus adapté pour un raccordement direct au réducteur.