Moteur électrique de pompe à vide industrielle : guide de choix et de remplacement

Le moteur d'une pompe à vide industrielle se dimensionne sur le point le plus haut de la courbe de puissance de la pompe, et non sur sa pression de service. Exemple : pour une pompe à vide de 250 m³/h à l'aspiration, la puissance idéale de compression culmine vers 370 mbar absolus ; avec un rendement de pompe supposé, la puissance à l'arbre atteint ≈ 5,75 kW et un moteur de 7,5 kW à 4 pôles suffit. Le DRG-132M-4 tourne alors à 1460 tr/min, absorbe 14,3 A sous 400 V et s'accouple directement à la pompe par bride B5. Si la plaque ou le catalogue de la pompe indique une puissance moteur, c'est cette valeur qui prime.

Pour comprendre pourquoi le moteur se choisit sur le sommet de la courbe, suivez un cycle : pendant la mise sous vide d'un réservoir, la pression d'aspiration descend de l'atmosphère au vide de service, et la puissance absorbée par la pompe augmente d'abord puis diminue. Un moteur choisi sur le point de service est surchargé à chaque mise sous vide. Le raccordement, le réglage du relais thermique et le contrôle du sens de rotation doivent être confiés à un électricien qualifié. Cet article traite du choix et du remplacement du moteur des pompes à vide à anneau liquide, à palettes et Roots ; les petites pompes des installations de traite font l'objet d'un article séparé : quelle puissance pour le moteur d'une machine à traire. Pour comparer les modèles, consultez Acheter un moteur électrique en ligne.

Courbe de puissance d'une pompe à vide : pourquoi viser le sommet

La puissance idéale (isotherme) nécessaire pour comprimer le gaz jusqu'à l'atmosphère vaut P = p₁ · Q · ln(p_atm / p₁), avec p₁ la pression d'aspiration et Q le débit aspiré. À débit constant, cette expression est maximale pour p₁ = p_atm / e, soit environ 373 mbar absolus. Le tableau ci-dessous suppose 250 m³/h et un rendement de pompe η_p = 0,45 ; la courbe réelle figure dans le catalogue du constructeur de la pompe.

La puissance à l'arbre au sommet vaut ≈ 5,75 kW, soit ≈ 6,33 kW avec 10 % de marge ; la puissance normalisée supérieure est 7,5 kW. En ne regardant que le point de service à 200 mbar, on croirait qu'un 5,5 kW suffit ; ce moteur serait chargé à chaque passage dans la zone du sommet. Pour essayer d'autres débits et pressions, utilisez le calculateur de puissance moteur pompe et ventilateur.

La charge vue par le moteur selon le type de pompe

Pompe à vide à anneau liquide

Un anneau d'eau (ou d'un autre liquide de service) tournant dans le corps assure l'étanchéité. Le frottement de l'anneau s'ajoute à la puissance de compression : la courbe réelle est plus plate que la courbe idéale et peut rester élevée près de la pression atmosphérique. Choisissez le moteur sur la valeur la plus haute de la courbe du constructeur. Un excès de liquide de service augmente le couple au démarrage ; niveau et température du liquide doivent suivre la notice de la pompe. Une garniture ou un joint mécanique sépare la pompe du moteur ; en cas de fuite, l'eau chemine vers le flasque et la bride du moteur. Avec ces pompes, un moteur IP55 et un espace de drainage sous la bride comptent.

Pompe à vide à palettes (lubrifiée ou sèche)

Les palettes du rotor sont plaquées contre le corps par la force centrifuge. Dans les pompes lubrifiées, l'huile froide est plus visqueuse et le couple au premier démarrage augmente ; pour une pompe installée dans un local froid, vérifiez le rapport de couple de démarrage (Cd/Cn). Ces pompes sont le plus souvent accouplées directement à un moteur 4 pôles et la plage de puissance est généralement réduite ; 1,5 à 7,5 kW est courant, la valeur exacte étant celle de la plaque de la pompe.

Pompe à vide Roots (booster)

Une pompe à vide Roots ne refoule pas seule à l'atmosphère ; elle travaille avec une pompe primaire et se met en marche lorsque la pression descend sous une valeur réglée. La charge du moteur dépend de la différence de pression entre les deux étages ; un booster enclenché trop tôt surcharge son moteur. La pression d'enclenchement ou la vanne de by-pass doit donc être bien réglée. Les boosters aiment la vitesse : un moteur 2 pôles (par ex. DRG-112M-2, 2905 tr/min) est fréquent.

Montage en accouplement direct : lanterne et cotes B5

La plupart des pompes à vide sont reliées au moteur par un accouplement et une lanterne (bride d'adaptation). Le moteur est à bride B5 ou à pattes et bride (B35) ; si la pompe et le moteur reposent chacun sur leurs pattes, l'alignement de l'accouplement se fait à la main. Pour que la lanterne s'adapte, trois cotes doivent correspondre exactement : cercle de perçage M, diamètre de centrage N et arbre D × E. Cotes de la grande bride B5 du catalogue DRG :

Deux conséquences pratiques : 100L et 112M partagent la même bride et le même arbre 28 × 60, une pompe de 3 kW et une de 4 kW utilisent donc la même lanterne ; 132S et 132M sont aussi identiques avec un arbre 38 × 80. Quand la bride change avec une carcasse plus grande, lanterne et accouplement doivent changer aussi. Toutes les cotes figurent sur la page dessins techniques des moteurs DRG.

Longues durées de fonctionnement et échauffement

Dans la plupart des usines, la pompe à vide reste en marche pendant tout le poste ; la température du moteur dépend alors davantage de la qualité du refroidissement que de la charge. Situations qui augmentent l'échauffement :

• Aspiration du ventilateur moteur trop proche d'un mur ou du capot de la pompe (recirculation d'air chaud).
• Eau de service chaude dans une pompe à anneau liquide : la pompe absorbe plus et le courant moteur augmente.
• Filtre colmaté ou fuite du procédé : la pompe reste près de la zone du sommet.
• Tension basse : le courant augmente pour la même puissance. Comparez le courant à la valeur de plaque ; le tableau des courants moteur donne les valeurs des autres puissances.

Pour le DRG-132M-4 de 7,5 kW, la charge de pointe de ≈ 5,75 kW représente 9550 × 5,75 / 1460 ≈ 37,6 Nm sur l'arbre ; elle reste sous le couple nominal (49,1 Nm) et le moteur garde une réserve thermique.

Courant de démarrage et mode de démarrage

Le DRG-132M-4 est bobiné 400/690 V (Δ/Y) ; sur un réseau 400 V il est couplé en triangle et convient au démarrage étoile-triangle. En démarrage direct, le courant atteint environ 7,5 × 14,3 ≈ 107,2 A et le couple de démarrage 2,0 × 49,1 ≈ 98,2 Nm. Les modèles DRG de 3 kW et moins sont bobinés 230/400 V (Δ/Y) : sur un réseau 400 V ils sont couplés en étoile et ne conviennent donc pas au démarrage étoile-triangle ; à ces puissances, on utilise le démarrage direct ou un démarreur progressif. Pour choisir, voir démarrage étoile-triangle.

Check-list de remplacement et sens de rotation

Caractéristiques utiles au montage d'un moteur de remplacement de 7,5 kW à 4 pôles :

• Puissance: 7,5 kW (10 HP)
• Vitesse nominale: 1460 tr/min
• Courant 380 V / 400 V: 15 A / 14,3 A
• cos φ: 0,84
• Couple nominal: 49,1 Nm
• Rapport couple de démarrage Cd/Cn: 2
• Couplage (réseau 400 V): triangle (Δ), bobinage 400/690 V
• Arbre D×E: 38 × 80 mm
• Bride B5 M / N / P: 265 / 230 / 300 mm
• Roulement: 6208-ZZ-C3

Ordre de remplacement :

• Relevez puissance, vitesse, tension/couplage et forme de construction (B5, B35, B3) sur la plaque de l'ancien moteur.
• Mesurez le diamètre de centrage (N) et le cercle de perçage (M) de la lanterne ; contrôlez l'arbre D × E et la largeur de clavette.
• Montez le moyeu d'accouplement serré sur l'arbre ; laissez entre les deux demi-accouplements le jeu prescrit par le fabricant.
• Serrez les vis de bride en croix ; si le poids du moteur repose sur la lanterne, soutenez le moteur.
• Réglez le relais thermique sur le courant de plaque (DRG-132M-4 : 14,3 A sous 400 V) ; l'outil sélection relais thermique, fusible et contacteur peut servir.
• Vérifiez le sens de rotation sans faire tourner la pompe. Désaccouplez et faites tourner brièvement le moteur, ou procédez comme l'autorise la notice de la pompe ; comparez avec la flèche du corps de pompe. Une pompe à palettes tournant à l'envers peut endommager palettes et circuit d'huile ; une pompe à anneau liquide ne doit pas tourner sans liquide de service. Si le sens est inversé, permutez deux phases.
• Au premier démarrage, notez ensemble le niveau de vide et le courant moteur ; cet enregistrement servira de référence lors des maintenances suivantes.

Moteurs de cette puissance : modèles DRG pour pompes à vide

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Les modèles en fonte ci-dessous couvrent la plage de puissance courante des pompes à vide industrielles ; les versions à carcasse aluminium des modèles de 1,5 à 4 kW sont aussi en boutique.

• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1500 tr/min – IEC 90L fonte
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1500 tr/min – IEC 100L fonte
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1500 tr/min – IEC 112M fonte
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1500 tr/min – IEC 132S fonte
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1500 tr/min – IEC 132M fonte
• DRG-112M-2 – 4 kW – 3000 tr/min – IEC 112M fonte

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Questions fréquentes

Quelle puissance de moteur pour une pompe à vide ?

On la choisit sur la valeur la plus haute de la courbe de puissance. Dans l'exemple de 250 m³/h, avec η_p = 0,45 supposé, la puissance de pointe à l'arbre est ≈ 5,75 kW et l'on retient 7,5 kW. La référence reste le catalogue du constructeur de la pompe.

Pourquoi le moteur d'une pompe à vide chauffe-t-il ?

Causes fréquentes : recirculation d'air chaud, eau de service chaude, fuite du procédé (la pompe reste dans la zone du sommet) et tension basse. Mesurer le courant et le comparer à la plaque est la première étape.

Comment contrôler le sens de rotation d'une pompe à vide ?

Accouplement démonté, faites tourner brièvement le moteur et comparez avec la flèche du corps de pompe. S'il est inversé, permutez deux phases ; l'intervention revient à un électricien qualifié.

Combien d'ampères consomme un moteur de pompe à vide de 7,5 kW ?

Le DRG-132M-4 à 4 pôles absorbe 14,3 A sous 400 V et 15 A sous 380 V à pleine charge ; en démarrage direct, le courant monte à environ 107,2 A.

Envoyez-nous la puissance, la vitesse et la dimension d'arbre relevées sur la plaque de votre machine : nous déterminerons ensemble le modèle DRG adapté. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact drgmotor.com/fr/contact. Pour consulter directement les modèles : Acheter un moteur électrique en ligne.