Prix et choix du moteur de ventilateur centrifuge : quelle puissance en kW et quelle vitesse pour un ventilateur radial ?

La puissance du moteur d'un ventilateur centrifuge (dit « colimaçon » ou radial) se calcule à partir du débit et de la pression du ventilateur avec P = Q × Δp / η_fan, à laquelle on ajoute une marge de sécurité selon le type de ventilateur ; la vitesse se choisit selon la vitesse pour laquelle la roue a été conçue : les petits et moyens ventilateurs à entraînement direct utilisent surtout des moteurs 2 pôles (≈3000 tr/min), les ventilateurs de grand diamètre ou à poulies des moteurs 4 pôles (≈1500 tr/min). Par exemple, un ventilateur d'aspiration de poussières demandant 5400 m³/h sous 2200 Pa absorbe environ 4,71 kW sur l'arbre ; avec la marge, un DRG-132S1-2 de 5,5 kW à 2930 tr/min nominaux suffit.

Ce résultat n'est pas figé : si la même roue tourne plus vite, le débit augmente proportionnellement à la vitesse, la pression avec le carré de la vitesse et la puissance absorbée avec son cube. Une petite modification du rapport de poulies peut donc surcharger le moteur ; à l'inverse, un ventilateur dont la gaine est étranglée ou le registre fermé partiellement fonctionne sous sa puissance nominale. Pour choisir le moteur, ayez sous la main le point de fonctionnement fourni par le fabricant du ventilateur (débit, pression statique, vitesse et rendement du ventilateur).

Nous détaillons ci-dessous le calcul pas à pas pour trois ventilateurs centrifuges différents et expliquons le choix de la vitesse et du montage. Vous trouverez les modèles correspondant à votre résultat, avec les prix actuels, parmi les 120 modèles triphasés de notre page Acheter un moteur électrique en ligne.

Quel type de charge un ventilateur centrifuge représente-t-il pour le moteur ?

Le ventilateur colimaçon doit son nom à sa volute en spirale. L'air entre par l'ouïe située dans l'axe de la roue, est accéléré entre les aubes par effet centrifuge, se transforme en pression dans la volute et sort par la bouche périphérique. Les roues à aubes inclinées vers l'avant donnent un grand débit à basse pression et se trouvent dans les hottes et les centrales de traitement d'air ; les roues à aubes inclinées vers l'arrière ou radiales produisent une pression plus élevée et servent dans l'aspiration de poussières et de copeaux, les chaudières et les fours de séchage.

Trois caractéristiques comptent pour le moteur :

• Le couple résistant croît avec le carré de la vitesse. Au démarrage, le ventilateur ne demande presque aucun couple ; celui-ci monte rapidement à l'approche de la vitesse nominale. Le couple de démarrage du moteur asynchrone pose donc rarement problème ; la vraie difficulté est l'inertie d'une roue lourde.
• La puissance baisse quand le débit baisse. Quand on ferme le registre de refoulement d'un ventilateur centrifuge, la puissance absorbée diminue ; elle est minimale registre fermé. La stratégie de démarrage repose sur cette propriété.
• Le point de fonctionnement dépend de l'installation. La longueur des gaines, l'encrassement des filtres et la position du registre fixent le débit réel ; la puissance du moteur se calcule pour ce point.

Comment calculer la puissance du moteur d'un ventilateur radial ?

La puissance transmise à l'air est le produit du débit par l'augmentation de pression totale. La puissance prélevée sur l'arbre du moteur est cette valeur divisée par le rendement du ventilateur :

P (kW) = Q (m³/s) × Δp (Pa) / (η_fan × 1000)

• Q : débit. Les catalogues de ventilateurs l'indiquent souvent en m³/h ; divisez par 3600 pour obtenir des m³/s.
• Δp : augmentation de pression totale au point de fonctionnement (Pa), somme des pertes des gaines, filtres, cyclones et hottes.
• η_fan : rendement du ventilateur. Il varie selon le type de roue et le point de fonctionnement ; ne l'estimez pas, prenez-le sur la courbe du fabricant du ventilateur.

Le résultat est la puissance à l'arbre. On y ajoute une marge de sécurité : le point de fonctionnement peut se déplacer quand les filtres s'encrassent ou que les gaines changent, et les pertes des courroies ou les variations de densité de l'air demandent aussi une réserve. Surdimensionner n'est pas la bonne réponse non plus : un moteur asynchrone peu chargé a un facteur de puissance (cos φ) plus faible et demande davantage de compensation. Pour faire le calcul vous-même, utilisez notre calculateur de puissance moteur pour pompe et ventilateur.

Trois exemples résolus : de la hotte au ventilateur de chaudière

Exemple 1 – Petit ventilateur de hotte de cuisine

Débit 2160 m³/h = 0,6 m³/s, pression 500 Pa, rendement indiqué par le fabricant du ventilateur 0,60. Puissance à l'arbre = 0,6 × 500 / (0,60 × 1000) = 0,50 kW. Pour les petits ventilateurs, on garde une marge un peu plus large ; en multipliant par 1,25, on obtient 0,63 kW. La puissance normalisée supérieure est 0,75 kW : pour ce ventilateur dont la roue est montée directement sur l'arbre du moteur, le DRG-801-2 en carcasse 80, à 2880 tr/min nominaux, convient. Son courant nominal sous 400 V est de 1,64 A.

Exemple 2 – Ventilateur moyen d'aspiration de poussières (copeaux d'atelier)

Débit 5400 m³/h = 1,5 m³/s, pression 2200 Pa, rendement du ventilateur 0,70. Puissance à l'arbre = 1,5 × 2200 / (0,70 × 1000) = 4,71 kW ; avec une marge de 1,15, 5,42 kW. Le choix se porte sur le DRG-132S1-2 2 pôles de 5,5 kW : vitesse nominale 2930 tr/min, courant sous 400 V 10,1 A, cos φ 0,88. Quand le résultat est très proche d'une puissance normalisée, faites reconfirmer le point de fonctionnement par le fabricant du ventilateur ; la pression peut augmenter à mesure que les manches filtrantes se remplissent.

Exemple 3 – Grand ventilateur de chaudière (air de combustion)

Débit 21600 m³/h = 6,0 m³/s, pression 3200 Pa, rendement du ventilateur 0,78. Puissance à l'arbre = 6,0 × 3200 / (0,78 × 1000) = 24,6 kW ; avec une marge de 1,15, 28,3 kW. Pour un ventilateur de cette taille à roue lourde, on retient le DRG-200L-4 4 pôles de 30 kW (carcasse fonte 200L, 1475 tr/min, 53,8 A sous 400 V). Les 4 pôles maintiennent la vitesse périphérique d'une grande roue dans des limites raisonnables et permettent l'entraînement direct sans courroie.

Le tableau ci-dessous résume les modèles qui ressortent de ces exemples et d'applications centrifuges similaires, avec les valeurs du catalogue :

Lois des ventilateurs : 2 pôles, 4 pôles ou poulies ?

Pour une même roue, quand la vitesse (n) change, trois grandeurs varient à des rythmes différents : Q ∝ n, Δp ∝ n², P ∝ n³. Cette relation guide deux décisions.

Nombre de pôles. Le moteur doit tourner à la vitesse pour laquelle la roue a été conçue. Si une petite roue prévue pour un moteur 2 pôles est entraînée par un moteur 4 pôles, le débit est divisé par deux et la pression par quatre ; l'inverse est dangereux pour la roue comme pour le moteur, car le besoin en puissance est multiplié par huit. Les roues de grand diamètre tournent lentement, donc en 4 (ou au besoin 6) pôles, pour des raisons mécaniques et de bruit.

Poulies ou entraînement direct ? En entraînement direct, la vitesse du ventilateur est celle du moteur, sans entretien ni pertes de courroie. Les poulies permettent de régler la vitesse du ventilateur sur une valeur autre que 3000 ou 1500 tr/min, au prix de la tension de courroie et de la charge sur les roulements. Pour le rapport de poulies, consultez notre calculateur poulie-courroie.

Exemple : un ventilateur entraîné par poulies à 1450 tr/min par un DRG-112M-4 4 pôles de 4 kW absorbe 3,6 kW à l'arbre lors de la mesure. Si l'on porte la vitesse du ventilateur à 1600 tr/min avec une nouvelle poulie pour aspirer davantage, le rapport vaut 1,103 : le débit est multiplié par 1,10, la pression par 1,22 et la puissance par 1,34. La nouvelle puissance est 3,6 × 1,34 ≈ 4,84 kW et dépasse le moteur de 4 kW. Cette modification ne doit se faire qu'en remplaçant le moteur par le DRG-132S-4 de 5,5 kW.

Montage : B3 à pattes, B5 à bride et dimension d'arbre

Deux montages sont courants sur les ventilateurs centrifuges. Le moteur B3 (à pattes) repose horizontalement sur un socle ; il est préféré pour les ventilateurs à poulies et les montages où la roue lourde a ses propres paliers. Le moteur B5 (grande bride) est boulonné sur une bride de la volute et la roue se monte directement sur l'arbre du moteur ; on le voit souvent sur les ventilateurs compacts de hotte et d'aspiration. Pour les applications qui demandent pattes et bride, il existe la forme B35.

L'alésage du moyeu de la roue doit correspondre au diamètre de l'arbre, et la bride de la volute aux dimensions de la bride du moteur. Dimensions catalogue des moteurs des exemples :

Pour les lignes d'aspiration poussiéreuses, les tourelles en extérieur et les chaufferies, la protection IP55 contre la poussière et les jets d'eau est le niveau généralement demandé. Vérifiez la position de la boîte à bornes et l'entrée de câble (par ex. 2 × M32×1,5 pour le DRG-132S1-2) par rapport à l'implantation de la volute.

Démarrage : registre fermé, courant maîtrisé

Comme un ventilateur centrifuge absorbe un minimum de puissance à débit nul, on le démarre registre de refoulement ou d'aspiration fermé ; le registre s'ouvre lorsque le moteur a atteint sa vitesse nominale. Démarré registre ouvert, le moteur doit porter toute la charge aérodynamique tout en accélérant la roue lourde : le démarrage s'allonge et le relais thermique peut déclencher.

Le courant de démarrage se lit avec le rapport Id/In du catalogue. Pour le DRG-200L-4, le courant nominal sous 400 V est de 53,8 A et Id/In vaut 7,3 ; en démarrage direct, l'appel de courant atteint environ 393 A. Ce moteur étant en 400/690 V (Δ/Y), il fonctionne en triangle sur un réseau 400 V et se prête au démarrage étoile-triangle ; en étoile, le courant de démarrage descend à environ un tiers, soit ≈131 A. Les petits moteurs en 230/400 V (Δ/Y) (par ex. DRG-801-2) se couplent en revanche en étoile sous 400 V : l'étoile-triangle n'est pas applicable. Pour en savoir plus, voir notre page sur le démarrage étoile-triangle.

Liste de contrôle avant de commander un moteur de ventilateur centrifuge

• Point de fonctionnement du fabricant : débit (m³/h), pression totale (Pa), vitesse et rendement du ventilateur.
• Le calcul P = Q × Δp / η_fan est-il fait, la marge de sécurité ajoutée ?
• La vitesse du ventilateur correspond-elle au nombre de pôles (entraînement direct), ou le rapport de poulies est-il calculé ?
• Montage : B3 à pattes, B5 à bride ou B35 ; la bride correspond-elle à la volute ?
• Diamètre et longueur d'arbre compatibles avec le moyeu de la roue, clavette vérifiée ?
• Tension et couplage : un moteur 230/400 V se couple en étoile sous 400 V, un moteur 400/690 V en triangle.
• Mode de démarrage : direct, étoile-triangle ou variateur ; démarrage registre fermé possible ?
• Environnement : poussière, humidité, air chaud, extérieur ; indice de protection et orientation de la boîte à bornes.

Qu'est-ce qui détermine le prix d'un moteur de ventilateur centrifuge ?

Les facteurs techniques qui fixent le prix d'un moteur de ventilateur sont la puissance (kW), le nombre de pôles, le matériau de carcasse (aluminium ou fonte), la taille de carcasse CEI et la forme de montage (B3, B5, B35). Fixez donc d'abord la puissance et la vitesse avec le calcul ci-dessus, puis choisissez le modèle. Modèles correspondant au calcul :

• DRG-801-2 – 0,75 kW – 2880 tr/min – 80 aluminium
• DRG-90S-2 – 1,5 kW – 2895 tr/min – 90S aluminium
• DRG-132S1-2 – 5,5 kW – 2930 tr/min – 132S aluminium
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S aluminium
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M fonte
• DRG-180L-4 – 22 kW – 1470 tr/min – 180L fonte
• DRG-200L-4 – 30 kW – 1475 tr/min – 200L fonte

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Pour toutes les puissances et vitesses, parcourez les 120 modèles de notre boutique en ligne. Notre article sur le choix des moteurs de pompe et de ventilateur pour le refroidissement des centres de données apporte aussi des repères utiles.

Questions fréquentes

À quelle vitesse doit tourner un moteur de ventilateur centrifuge ?

À la vitesse pour laquelle la roue a été conçue. Les petits et moyens ventilateurs à entraînement direct utilisent des moteurs 2 pôles (par ex. DRG-801-2 : 2880 tr/min), les ventilateurs de grand diamètre ou à roue lourde des moteurs 4 pôles (par ex. DRG-200L-4 : 1475 tr/min). Les vitesses intermédiaires s'obtiennent par poulies ou variateur.

Quelle puissance de moteur en kW pour un ventilateur radial ?

La puissance dépend du débit et de la pression : P = Q × Δp / η_fan. Par exemple, un ventilateur d'aspiration de 5400 m³/h sous 2200 Pa demande environ 4,71 kW à l'arbre et fonctionne avec un moteur de 5,5 kW marge comprise. Choisir la puissance d'après le seul diamètre du ventilateur, sans débit ni pression, conduit à des erreurs.

Si j'augmente la vitesse du ventilateur, le moteur suffira-t-il ?

Le plus souvent non, car la puissance croît avec le cube de la vitesse. Augmenter la vitesse d'environ un dixième multiplie la puissance par 1,34. Calculez la nouvelle puissance avant de changer de poulie ; si elle dépasse la puissance du moteur, passez à la taille supérieure.

Pourquoi un ventilateur centrifuge fait-il déclencher le relais thermique au démarrage ?

La cause la plus fréquente est un démarrage registre ouvert : le moteur accélère la roue lourde tout en portant toute la charge d'air, et le démarrage s'allonge. Démarrez registre fermé, vérifiez le réglage du relais thermique par rapport au courant de la plaque et, pour les fortes puissances, démarrez en étoile-triangle ou par variateur.

Pour déterminer ensemble le moteur adapté à partir des données de votre ventilateur, appelez-nous au +90 (542) 666 11 11, écrivez à [email protected] ou utilisez notre page de contact.