Choisir le moteur électrique et le réducteur d’une pompe à lobes

Une pompe à lobes est généralement entraînée par un moteur 4 pôles et un réducteur qui ramènent la vitesse à quelques centaines de tr/min ou moins, avec un variateur pour régler le débit ; la puissance du moteur se calcule non pas à partir du débit, mais du couple sur l’arbre de pompe, donné par le constructeur ou déduit de la cylindrée et de la pression. Par exemple, une pompe à lobes de 1 litre/tr sous 5 bar de pression différentielle demande environ 93,6 Nm ; avec un réducteur de rapport i = 10, la pompe tourne à 145 tr/min et le côté moteur demande 10,4 Nm et 1,58 kW — le DRG-100L1-4 de 2,2 kW (couple nominal 14,5 Nm) convient.

Le vrai atout de la pompe à lobes est le respect du produit : les lobes tournent sans se toucher et transportent avec peu de dommages des produits sensibles au cisaillement comme le yaourt, la crème, les morceaux de fruits ou le caillé. La condition est une basse vitesse ; à grande vitesse, la pompe « fouette » le produit. C’est pourquoi moteur et réducteur se choisissent ensemble. Le raccordement du variateur et de l’armoire doit être fait par un électricien qualifié. Vous trouverez les moteurs adaptés et les prix actuels parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne.

Les 3 erreurs les plus fréquentes sur l’entraînement d’une pompe à lobes

1. Déduire la puissance directement du débit : la pompe à lobes est une charge à couple constant ; le couple nécessaire dépend de la pression différentielle et de la consistance du produit. Choisir un petit moteur d’après le débit le fait caler au démarrage d’un produit épais.
2. Réduire la vitesse uniquement par variateur : descendre un moteur 4 pôles au dixième de sa vitesse par variateur arrête presque son propre ventilateur et sollicite sa capacité de couple. L’essentiel de la réduction doit venir du réducteur, le réglage fin du variateur.
3. Oublier la vitesse de NEP : pendant le NEP, la pompe véhicule une solution fluide à plus grande vitesse. Choisissez le rapport de réduction pour qu’à la fréquence maximale du variateur, la vitesse maximale de la pompe ne soit pas dépassée.

Quel produit demande quelle vitesse ?

Sur une pompe à lobes, la vitesse influe directement sur la qualité du produit. Le catalogue de la pompe donne la plage de vitesse admise pour chaque groupe de produits ; tendance générale :

Ce tableau est indicatif. Pour les produits très sensibles au cisaillement, faire tourner lentement une pompe plus grosse préserve davantage le produit que faire tourner vite une petite pompe ; côté moteur, cela signifie plus de couple et un rapport de réduction plus élevé.

Calcul fondé sur le couple : moteur et réducteur ensemble

Sur une pompe à lobes, le calcul part du couple. Si le constructeur de la pompe indique le couple à l’arbre pour la pression différentielle, utilisez-le ; sinon, une valeur approchée se déduit de la cylindrée et de la pression :

T_p (Nm) = V (cm³/tr) × Δp (bar) / (20π × η), puis T_m = T_p / (i × η_r) et P = T_m × n_m / 9550

η est le rendement de la pompe (mécanique, 0,85 supposé dans l’exemple), η_r le coefficient de transmission du réducteur (0,9 supposé) et i le rapport de réduction. Exemple : V = 1000 cm³/tr, Δp = 5 bar, moteur DRG-100L1-4 (1450 tr/min) :

Le débit à ce point de fonctionnement est d’environ 8,7 m³/h. La marge de couple est de 1,39, ce qui laisse le moteur à l’aise au démarrage avec un produit froid et épais et lorsque la consistance varie. Le couple de démarrage du moteur vaut en outre 2,3 fois le couple nominal. Vous pouvez vérifier la vitesse et le couple de sortie avec votre propre rapport dans le calculateur de sortie de réducteur.

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Réglage du débit par variateur : que subit le moteur à couple constant ?

Sur une pompe à lobes, le débit est proportionnel à la vitesse ; le variateur est donc le réglage de débit le plus pratique. Mais la charge est à couple constant : à mi-fréquence (25 Hz), la pompe descend à 72,5 tr/min et le débit à environ la moitié, mais le moteur doit toujours fournir 10,4 Nm. La puissance tombe à 0,79 kW. Le problème est thermique : le ventilateur monté sur l’arbre du moteur ralentit aussi, et le courant nécessaire au même couple doit être supporté avec un refroidissement réduit.

• Obtenez l’essentiel de la réduction par le réducteur ; gardez une plage de fonctionnement du variateur étroite (par exemple 25–50 Hz).
• Si le moteur doit tourner longtemps à très basse fréquence, envisagez une ventilation forcée à alimentation séparée ou une carcasse supérieure.
• Si vous dépassez 50 Hz pendant le NEP, vérifiez les vitesses maximales de la pompe et du réducteur.
• Dans les paramètres du variateur, saisissez le courant de plaque du moteur et choisissez le mode couple constant (V/f linéaire ou vectoriel) ; vérifiez le besoin de couple avec le calculateur fréquence-couple-puissance VFD.

Liaison réducteur-moteur : bride, arbre et montage

La disposition la plus courante est un réducteur à pattes ou à bride, un moteur fixé à l’entrée du réducteur par une bride CEI B5 et un accouplement élastique entre la sortie du réducteur et l’arbre de pompe. La bride d’entrée du réducteur et la bride B5 du moteur doivent correspondre. Par exemple, en carcasse 100L, les valeurs B5 du catalogue DRG sont P / M / N = 250 / 215 / 180 mm et l’arbre 28 × 60 mm ; 100L et 112M partagent ces cotes, de sorte que le passage de 2,2 à 4 kW peut garder la même bride d’entrée de réducteur (la capacité de couple du réducteur se vérifie à part). Toutes les cotes sont sur la page des dessins techniques.

En usine alimentaire, moteur et réducteur se trouvent avec la pompe dans la zone de lavage. Un moteur IP55 est protégé contre les projections d’eau ; orientez le presse-étoupe vers le bas et ne lavez pas le moteur directement au jet. La logique de choix du moteur d’une pompe centrifuge alimentaire est totalement différente (la puissance y varie avec le cube de la vitesse) ; pour ce sujet, voir notre article sur le choix du moteur pour pompe centrifuge.

Liste de contrôle avant commande

• Cylindrée de la pompe (cm³/tr ou l/tr) et plage de vitesse admise dans son catalogue.
• Produit : consistance, présence de morceaux, température au démarrage.
• Pression différentielle (aspiration + refoulement, filtre et échangeur compris).
• Couple à l’arbre donné par le constructeur de la pompe (s’il existe, utilisez-le plutôt que la formule).
• Réducteur : rapport, bride d’entrée (carcasse CEI), capacité de couple en sortie.
• Variateur : plage de fréquence, fréquence maximale utilisée pendant le NEP.
• Sens de rotation : les pompes à lobes sont le plus souvent réversibles ; le sens détermine l’orifice d’aspiration et de refoulement.
• Réglage de la protection thermique sur le courant de plaque du moteur (outil de sélection relais thermique et fusible).

Quel moteur DRG acheter ?

Les moteurs les plus utilisés avec réducteur sur les pompes à lobes sont des 4 pôles de 1,1 à 5,5 kW. Les modèles ci-dessous ont une carcasse en aluminium (les versions en fonte des mêmes puissances sont aussi en boutique). Choisissez d’après le couple moteur issu du calcul ci-dessus, pas d’après les kW.

Résumé technique du modèle correspondant à l’exemple de calcul :

• Puissance: 2,2 kW
• Vitesse nominale: 1450 tr/min
• Carcasse: 100L · aluminium
• Courant 400 V: 4,52 A
• cos φ: 0,81
• Couple nominal: 14,5 Nm
• Couple de démarrage: 2,3 × Tn
• Courant de démarrage: 7,6 × In
• Arbre D × E: 28 × 60 mm
• Bride B5 P / M / N: 250 / 215 / 180 mm
• Roulement (côté accouplement): 6206-ZZ-C3
• Tension: 230/400 V (Δ/Y)

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques ; les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matière et de fabrication (certificat de garantie).

Moteurs de cette gamme de puissance

• DRG-90S-4 – 1,1 kW – 1445 tr/min – 90S aluminium
• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L aluminium
• DRG-100L1-4 – 2,2 kW – 1450 tr/min – 100L aluminium
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L aluminium
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M aluminium
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S aluminium

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Questions fréquentes

À quelle vitesse tourne une pompe à lobes ?

Les pompes à lobes tournent généralement à quelques centaines de tr/min ou moins ; pour les produits sensibles au cisaillement, plus lentement encore. La plage exacte figure dans le catalogue de la pompe. Cette vitesse s’obtient avec un moteur 4 pôles et un réducteur, le réglage fin se faisant par variateur.

Comment calculer la puissance du moteur d’une pompe à lobes ?

On calcule d’abord le couple à l’arbre de pompe : T = V × Δp / (20π × η). Puis le couple moteur via le rapport de réduction, et la puissance par P = T × n / 9550. Dans l’exemple 1 l/tr, 5 bar avec i = 10, il faut environ 1,58 kW côté moteur.

Peut-on remplacer le réducteur par un simple variateur sur une pompe à lobes ?

Ce n’est pas recommandé. Descendre le moteur à très basse fréquence ralentit le ventilateur et échauffe le moteur sous une charge à couple constant. L’essentiel de la réduction doit venir du réducteur, le variateur servant au réglage du débit sur une plage étroite.

Combien d’ampères consomme un moteur de pompe à lobes de 2,2 kW ?

Le 4 pôles DRG-100L1-4 consomme 4,52 A sous 400 V et 4,76 A sous 380 V ; son couple nominal est de 14,5 Nm.

Envoyez-nous la cylindrée de votre pompe, le produit, la pression différentielle et le rapport de réduction : nous confirmerons avec vous le bon moteur DRG. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.