La production d'air comprimé et de gaz est l'un des systèmes auxiliaires les plus sensibles aux interruptions dans une installation ; lorsque le compresseur s'arrête, la ligne de production s'arrête le plus souvent aussi. En tête de cette chaîne se trouve le moteur électrique qui entraîne le cycle de compression en continu et sous charge variable. Un moteur d'entraînement correctement choisi prolonge la durée de vie du compresseur, réduit la facture d'énergie et limite les arrêts non planifiés. DRG Motor fournit depuis İzmir des moteurs adaptés à ce caractère de charge exigeant des compresseurs à vis et à pistons.

Ce que la charge du compresseur exige du moteur

La charge d'un compresseur se distingue fondamentalement d'une charge ordinaire de ventilateur ou de pompe. Sur les compresseurs à pistons, le piston comprime le cylindre à chaque tour puis se rétracte ; cela se traduit pour le moteur par un couple pulsé et ondulé. Sur les compresseurs à vis, la charge est plus régulière, mais le fonctionnement continu de longue durée fait de la chaleur le problème dominant. Dans les deux cas, on attend du moteur un couple d'entraînement élevé, une structure de roulements et d'arbre robuste et un carter capable de dissiper la chaleur produite.

  • Compresseur à pistons : couple de démarrage élevé, charge pulsée, forte résistance du rotor.
  • Compresseur à vis : charge régulière mais de longue durée, besoin dominant de capacité thermique.
  • Démarrage en charge : limitation du pic de courant par démarrage progressif ou étoile-triangle.

Logique de fonctionnement du moteur asynchrone

L'organe d'entraînement qui fait tourner un compresseur est en pratique, dans presque toutes les applications, un moteur à induction triphasé à cage d'écureuil. Le champ tournant créé par le bobinage du stator induit une tension dans les barres de la cage et y fait circuler un courant ; lorsque ce courant interagit avec le champ, l'arbre produit un couple et commence à tourner. Le rotor tourne légèrement en retrait du champ tournant ; cet écart est appelé glissement (slip) et augmente avec la charge. La simplicité de la conception et l'absence de balais et de collecteur rendent ces moteurs robustes dans des applications comme les compresseurs, qui doivent tourner sans interruption pendant des années. Pour le principe de fonctionnement détaillé des moteurs asynchrones, vous pouvez vous appuyer sur notre contenu moteurs AC asynchrones.

Classe d'isolation, de protection et de continuité

Les locaux de compresseurs sont généralement des environnements poussiéreux, humides et chauds. Dans ces conditions, l'indice de protection IP55 empêche l'entrée de poussière dans le carter et les projections d'eau venant de toutes les directions. L'isolation de classe F permet au bobinage de tenir jusqu'à une température limite de 155 °C et laisse une marge de sécurité pour une utilisation en ambiance chaude. Le régime de service continu S1 définit quant à lui que le moteur possède une conception thermique lui permettant de tourner sans interruption jusqu'à la stabilisation de sa température et au-delà ; c'est une exigence directe pour un compresseur fonctionnant toute la journée.

Vitesse, nombre de pôles et transmission

La vitesse d'un moteur asynchrone est déterminée par le nombre de pôles : 2 pôles correspondent à une vitesse synchrone d'environ 3000 tr/min, 4 pôles à 1500 tr/min et 6 pôles à 1000 tr/min (alimentation 400 V / 50 Hz). La plupart des compresseurs à vis fonctionnent avec un moteur 4 pôles à 1500 tr/min, certains modèles à grand débit avec un moteur 2 pôles à 3000 tr/min. Le rapport du bloc-vis ou de la transmission poulie-courroie détermine comment la vitesse du moteur se traduira en débit d'air final. Un mauvais choix de vitesse conduit soit à un débit insuffisant, soit à une surcharge permanente du moteur.

Quand le moteur fonctionne avec peu de pertes, il chauffe moins

La norme IEC 60034-30-1 répartit les moteurs en classes de rendement de IE1 à IE5. Sur un compresseur fonctionnant toute la journée, le rendement compte bien au-delà du prix d'achat. Par exemple, sur un moteur de 30 kW fonctionnant 6000 heures par an, le passage de IE2 à IE3 apporte une hausse de rendement d'environ 1,5 à 2 pour cent ; cela représente des milliers de kilowattheures d'économie par an. Comme les moteurs à haut rendement fonctionnent avec moins de pertes, ils chauffent également moins, ce qui prolonge leur durée de vie. Pour le détail des classes de rendement, vous pouvez consulter notre article moteurs électriques IE3.

  • IE3 Premium : standard répandu pour les compresseurs fonctionnant en continu.
  • IE4 Super Premium : retour sur investissement rapide dans les installations à fortes heures de fonctionnement et coût énergétique élevé.
  • Avec un onduleur de fréquence : économie supplémentaire en cas de demande d'air variable.

Matériau du carter et type de fixation

Sur les compresseurs d'industrie lourde, le carter en fonte est privilégié ; le carter moulé amortit les vibrations et les chocs et répartit la chaleur de manière plus homogène grâce à sa masse. Sur les compresseurs plus légers et transportables, le carter en aluminium peut être utilisé pour son avantage de poids. Côté fixation, le type B3 à pattes s'impose dans les installations fixes où le moteur doit être boulonné au sol ; les types à bride B5 et B14 se distinguent dans les conceptions compactes raccordées directement par bride au bloc du compresseur. Si le type de fixation est mal choisi, l'alignement se dégrade et la durée de vie des roulements se raccourcit.

Alignement poulie-courroie et suivi de la température des roulements

La durée de vie du moteur d'un compresseur dépend largement de l'entretien des roulements, de l'alignement et du refroidissement. La température des roulements et les vibrations sont surveillées régulièrement, et l'alignement est contrôlé sur les transmissions poulie-courroie. L'accumulation de poussière sur les ailettes du moteur et sur le capot de ventilateur perturbe le refroidissement ; un nettoyage périodique maintient la température du bobinage basse. L'utilisation d'un démarrage étoile-triangle ou d'un démarreur progressif réduit l'effet de pic du courant de démarrage et protège ainsi le moteur comme le réseau.

Différence de moteur entre compresseurs à vis et à pistons

Les compresseurs à vis compriment l'air sans interruption par l'engrènement de deux rotors hélicoïdaux ; la charge étant régulière, l'ondulation de couple sur le moteur est faible et ces moteurs sont généralement dimensionnés pour fonctionner en continu à pleine charge. Les compresseurs à pistons, en revanche, modifient la charge à chaque course, si bien que la demande de couple instantanée du moteur monte et descend. C'est pourquoi, dans les applications à pistons, interviennent l'effet de volant d'inertie, la transmission poulie-courroie et une conception de rotor à couple d'entraînement élevé. Cette différence entre les deux types influence directement le facteur de puissance du moteur, son comportement en échauffement et la méthode de démarrage ; le choix commence donc par une connaissance précise du type de compresseur.

Onduleur de fréquence et demande d'air variable

La demande d'air d'une installation n'est pas constante au cours de la journée ; la consommation fluctue lors des changements d'équipe, des arrêts de ligne et selon la saison. Un moteur à vitesse fixe continue de tourner à pleine vitesse même lorsque la demande baisse et gaspille donc de l'énergie. Un moteur de compresseur fonctionnant avec un onduleur de fréquence (variateur) abaisse sa vitesse selon la demande d'air et n'absorbe que la puissance nécessaire. Cette méthode procure une réduction nette de la consommation annuelle d'énergie, en particulier dans les installations à charge variable ; en outre, grâce au démarrage progressif, elle supprime l'effet de pic du courant de démarrage et protège ainsi le moteur comme le réseau. Choisir un moteur dont l'isolation et les roulements sont adaptés à cette utilisation avec variateur vient en premier lieu.

Choisir le bon moteur pour votre compresseur

DRG Motor fournit des moteurs d'entraînement de compresseur dans la plage 0,55-355 kW, à carter en fonte ou en aluminium, en B3 à pattes et B5/B14 à bride. Pour un choix correct, il faut connaître le type du compresseur (à vis ou à pistons), le débit d'air souhaité, les heures de fonctionnement et les conditions d'alimentation. Lorsque vous nous transmettez ces informations, nous déterminons ensemble la puissance, la vitesse et la classe de rendement adaptées à votre application et préparons le devis actualisé. Pour une gamme de produits plus large, vous pouvez consulter la page d'accueil de DRG Motor.