Une pompe mono, c'est-à-dire une pompe à vis excentrée (pompe à cavité progressive), ne s'entraîne pas directement avec un moteur rapide : son rotor doit tourner lentement et, au décollage, la pompe demande un couple bien supérieur à celui de la marche normale. L'entraînement se compose donc presque toujours d'un moteur asynchrone triphasé 4 ou 6 pôles et d'un réducteur. Le critère décisif n'est pas la puissance en kW mais le couple disponible en sortie de réducteur au moment du démarrage.

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques ; il ne vend ni réducteurs ni pompes, mais fournit le moteur IEC standard monté à l'entrée du réducteur qui entraîne la pompe. Les versions à pattes (B3), à bride (B5) et pattes+bride (B35) sont classées par puissance et vitesse dans la boutique en ligne de moteurs DRG.

Quelle charge le serrage rotor–stator impose-t-il au moteur ?

Dans la pompe, un rotor hélicoïdal à un filet, chromé, tourne de façon excentrée dans la cavité hélicoïdale à deux filets d'un stator en caoutchouc (élastomère). Un serrage volontaire existe entre rotor et stator ; les alvéoles fermées entre eux avancent de l'aspiration vers le refoulement et transportent le fluide sans pulsation. Un cardan ou une articulation à axes relie le rotor à l'arbre d'entraînement et transforme le mouvement excentrique en rotation d'un arbre droit.

Ce serrage a trois conséquences pour le moteur. D'abord, à l'arrêt, l'élastomère se plaque sur le rotor et la boue ou la pâte restée à l'intérieur se tasse. Le couple nécessaire pour vaincre ce frottement au premier mouvement peut être nettement supérieur au couple de marche. Ensuite, le débit est presque proportionnel à la vitesse et le couple augmente avec la pression ; la charge est à couple constant et ne diminue pas avec le carré de la vitesse comme sur une pompe centrifuge. Enfin, une pompe refoulant contre une vanne fermée fait monter la pression sans limite ; le moteur ne démarre pas ou force jusqu'à la rupture d'une pièce.

Dans une pompe à lobes, les deux rotors tournent sans se toucher et le frottement au démarrage est bien moins déterminant ; le choix du moteur et du réducteur pour ce type est traité dans notre article sur le moteur et réducteur de pompe à lobes.

Moteur électrique triphasé gris DRG pour l'entraînement d'une pompe mono

Vitesse du rotor et nombre de pôles selon le fluide

Dans une pompe à vis excentrée, la vitesse du rotor est fixée par la viscosité et le pouvoir abrasif du fluide. Un stator travaillant dans une boue chargée de sable ou de chaux s'use vite à vitesse élevée, tandis qu'une pâte épaisse ne remplit pas les alvéoles à haute vitesse. La limite exacte est donnée par la courbe du fabricant de la pompe. Le tableau ci-dessous n'indique que la tendance générale.

FluideVitesse du rotorEntraînementPoint de vigilance
Liquide propre et fluidePlutôt élevée4 pôles + réducteur faible rapportCourant si la pression monte
Boues d'épuration, lisierFaible4 pôles + réducteur fort rapportCouple de démarrage, humidité
Pâte épaisse, colleTrès faible6 pôles + réducteurÉchauffement à basse vitesse
Mortier, enduit, mélange sableuxFaible4 pôles + réducteurPoussière, marche-arrêt fréquente

Le moteur 4 pôles (classe 1500 tr/min) est le choix le plus courant, car taille du réducteur et carcasse du moteur sont équilibrées. Un moteur 6 pôles (classe 1000 tr/min) atteint la même vitesse de rotor avec un réducteur de plus faible rapport, mais sa carcasse est d'une taille supérieure à puissance égale. Un moteur 2 pôles n'a de sens sur cette pompe qu'avec des entraînements spéciaux à très faible rapport.

Exemple de calcul : du débit et de la pression au couple en sortie de réducteur

Les valeurs ci-dessous sont des hypothèses ; la valeur réelle est celle de la plaque et de la courbe du fabricant de la pompe. Exemple : débit 50 l/min, pression de refoulement 6 bar, rendement global de la pompe supposé de 0,60.

  • Puissance hydraulique : P = Q·p/(600·η) = 50·6/(600·0,60) ≈ 0,83 kW.
  • Vitesse du rotor : avec le DRG-90S-4 (1445 tr/min) et un réducteur de rapport 5, n2 = 1445/5 = 289 tr/min.
  • Couple nécessaire sur l'arbre de la pompe : T = 9550·0,83/289 ≈ 27,5 Nm.
  • Couple du moteur en sortie de réducteur : 7,27 Nm × 5 × 0,95 (coefficient supposé pour les pertes du réducteur) ≈ 34,5 Nm.
  • Couple disponible au démarrage : avec Ts/Tn = 2,3, environ 79,4 Nm, soit près de 2,9 fois le couple de marche.

Dans cet exemple, 1,1 kW semble suffire ; mais sur une pompe restée dans la boue, équipée d'un stator neuf ou arrêtée dans un local froid, le couple de décollage peut être bien plus élevé. Dans ce cas, choisissez la puissance supérieure (1,5 kW) ou demandez la valeur de démarrage au fabricant de la pompe. Vous pouvez refaire le calcul avec vos propres données dans le calculateur de puissance moteur pour pompe et ventilateur.

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Entrée du réducteur, bride et dimensions d'arbre

Sur les entraînements de pompe mono, le moteur se monte le plus souvent en B5 sur la bride d'entrée IEC du réducteur ; sur les dispositions sur châssis avec accouplement, on utilise un moteur à pattes B3. Mesurez la bride et l'arbre avant de déposer l'ancien moteur : la bride peut différer même à hauteur d'axe égale. Valeurs de bride B5 à contrôler (catalogue DRG) :

  • Carcasse 90S/90L : diamètre extérieur de bride P 200 mm, cercle de perçage M 165 mm, centrage N 130 mm, arbre 24×50 mm.
  • Carcasse 100L/112M : P 250 mm, M 215 mm, N 180 mm, arbre 28×60 mm.
  • Carcasse 132S/132M : P 300 mm, M 265 mm, N 230 mm, arbre 38×80 mm.

Pour une petite bride (B14), la cote se valide lors de la commande. Les moteurs DRG destinés aux réducteurs de pompes sont aussi regroupés sur la page moteurs de pompe.

Marche à sec, rotation inverse et surpression : ce que le moteur ne protège pas

Le caoutchouc du stator est à la fois lubrifié et refroidi par le fluide. Quand l'aspiration se vide, le rotor frotte sur le caoutchouc sec, le stator chauffe et brûle rapidement. Le courant du moteur peut ne pas varier sensiblement ; le relais thermique ne détecte pas la marche à sec. Il faut pour cela une sonde de température de stator, un contrôleur de débit ou un détecteur de niveau, et cet équipement relève du côté pompe.

La surpression est le cas inverse : si une vanne reste fermée sur le refoulement, le couple monte vite et le courant du moteur augmente. Le relais thermique déclenche au bout d'un moment, mais le cardan ou le réducteur peuvent être endommagés entre-temps. Un pressostat ou un by-pass de sécurité côté refoulement protège aussi le moteur.

Une pompe à vis excentrée peut refouler dans les deux sens, mais sur la plupart des modèles la garniture mécanique et l'articulation sont prévues pour un seul sens. Si l'ordre des phases est inversé après un changement de moteur, la pompe refoule à l'envers et la garniture voit la pression de refoulement au lieu de celle d'aspiration. Contrôlez le sens de rotation par une brève impulsion au premier démarrage.

Réglage du débit par variateur et environnement de travail

En dosage et en traitement des eaux usées, le débit se règle en alimentant le moteur par un variateur de fréquence et en modifiant la vitesse du rotor. Le variateur ne fait pas partie de l'offre DRG ; le moteur asynchrone fourni peut toutefois être alimenté par un tel appareil. La charge étant à couple constant, le moteur travaille près du couple nominal à basse fréquence, mais son propre ventilateur tourne moins vite et la carcasse reçoit moins d'air. Pour les entraînements restant longtemps à très basse vitesse, prévoyez la puissance supérieure ou une ventilation extérieure.

En station d'épuration, fosse à lisier ou usine agroalimentaire, le moteur subit humidité, eau de lavage et vapeurs corrosives. Les moteurs DRG sont IP55 avec isolation classe F, adaptés à une ambiance de −15…+40 °C et à une altitude jusqu'à 1000 m. Les zones hygiéniques lavées à l'eau sous pression exigent un moteur en inox, et les atmosphères explosives comme le biogaz un moteur spécial à protection Ex ; ces services ne sont pas couverts par un moteur IEC standard.

Liste de contrôle avant le remplacement du moteur

  • Plaque de l'ancien moteur : kW, vitesse, tension et couplage (jusqu'à 3 kW 230/400 V, 4 kW et plus 400/690 V).
  • Montage : à bride sur le réducteur (B5) ou à pattes sur châssis (B3) ?
  • Diamètre extérieur de bride, diamètre de centrage et diamètre×longueur d'arbre ; largeur de clavette.
  • Rapport du réducteur et vitesse d'entrée indiquée sur sa plaque.
  • Pression de refoulement, débit et type de fluide (boue, pâte, liquide).
  • Démarrage : direct, démarreur progressif ou variateur ; en étoile-triangle, tenez compte de la baisse du couple de démarrage.
  • Vérifiez les protections contre la marche à sec et la surpression, ainsi que le sens de rotation du nouveau moteur.

Moteurs DRG adaptés à l'entraînement des pompes mono

Ces modèles 4 pôles couvrent la plage de puissance la plus fréquente à l'entrée des réducteurs, des petites pompes doseuses aux pompes à boues ; la carcasse en fonte s'impose dans les ambiances humides et sévères.

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Moteur de pompe mono : questions fréquentes

Quelle vitesse pour un moteur de pompe mono ?

Le moteur est généralement 4 pôles (environ 1450 tr/min) ou 6 pôles ; la vitesse du rotor est réduite par le réducteur. La vitesse de rotor requise dépend du fluide et de la courbe du fabricant ; la vitesse du moteur n'a de sens qu'avec le rapport du réducteur.

Pourquoi une pompe mono peine-t-elle ou fait-elle déclencher le thermique au démarrage ?

À l'arrêt, le stator se plaque sur le rotor et la boue se tasse ; le couple de décollage dépasse largement le couple de marche. Le démarrage étoile-triangle réduit aussi le couple. Vérifiez la puissance et le mode de démarrage par rapport à la valeur de démarrage, ainsi que l'ouverture des vannes de refoulement.

Le moteur détecte-t-il la marche à sec d'une pompe mono ?

En général non ; le stator chauffe et se détériore vite sans variation nette du courant. La protection contre la marche à sec utilise une sonde de température de stator, un contrôleur de débit ou un détecteur de niveau ; la protection thermique du moteur ne remplit pas ce rôle.

Que se passe-t-il si le moteur d'une pompe mono tourne à l'envers ?

La pompe refoule dans l'autre sens ; si la garniture et l'articulation sont prévues pour un seul sens, la garniture est surchargée et la conduite d'aspiration se retrouve sous pression. Après un changement de moteur, inversez deux phases et limitez la durée du premier essai.

Pour déterminer le bon moteur, envoyez la photo de la plaque de l'ancien moteur, sa puissance, sa vitesse, son montage (pattes ou bride), la dimension d'arbre ainsi que le débit et la pression de la pompe via WhatsApp, ou constituez une liste de devis. Téléphone : +90 (542) 666 11 11 · e-mail : info@drgmotor.com · page contact. Tous les modèles figurent dans la boutique en ligne DRG.