Les moteurs AC, qui fonctionnent en courant alternatif, sont grâce à leur structure robuste la source du mouvement dans un domaine très large allant de l'industrie à l'agriculture, des bâtiments au transport. Leur lieu d'utilisation est si répandu qu'ils travaillent la plupart du temps en arrière-plan sans être remarqués ; l'eau qui coule d'un robinet, le convoyeur qui tourne dans une usine ou l'ascenseur qui fonctionne dans un immeuble sont presque toujours rendus possibles par le couple produit par un moteur AC. Dans cet article, nous traitons des secteurs et des travaux dans lesquels les moteurs AC sont utilisés et des exigences techniques de ces applications.

Pourquoi le moteur AC est-il aussi répandu ?

Les moteurs AC asynchrones triphasés créent dans le stator un champ magnétique qui tourne spontanément et ce champ entraîne le rotor à cage d'écureuil. Comme ils n'exigent ni balais, ni collecteur, ni condensateur de démarrage, leur entretien est réduit, leur durée de vie longue et ils peuvent être raccordés directement au réseau. Cette simplicité en fait la source de mouvement standard de l'industrie.

Industrie et lignes de production

Dans les usines, les bandes transporteuses, les compresseurs, les concasseurs, les mélangeurs et les machines-outils sont entraînés par des moteurs AC asynchrones. Les moteurs triphasés 400 V sont le standard de ces lignes car ils assurent un couple régulier et un rendement élevé sous des charges continues et lourdes. Dans le travail des métaux, l'injection plastique, les lignes d'emballage et d'assemblage, la puissance du moteur est choisie sur une large plage allant de 0,55 kW à 355 kW ; alors qu'un kilowatt suffit sur une petite bande d'alimentation, des moteurs de plusieurs dizaines de kilowatts peuvent tourner dans une unité hydraulique alimentant une grande presse.

Pompe, ventilateur et climatisation

Les pompes d'eau et d'eaux usées, les ventilateurs de ventilation et de climatisation, les tours de refroidissement sont les domaines d'application les plus répandus des moteurs AC. Dans ces systèmes, les moteurs à 4 pôles et 1500 tr/min sont courants ; là où le débit est réglé en permanence, ils sont utilisés avec un variateur de fréquence et procurent une économie d'énergie importante. Sur les charges de pompe et de ventilateur, la consommation de puissance diminuant de manière cubique à mesure que la vitesse baisse, le moteur AC avec variateur détermine directement le rendement de ces applications.

  • Pompes centrifuges et immergées : eau propre, eaux usées, irrigation
  • Ventilateurs axiaux et radiaux : ventilation, désenfumage, refroidissement de procédé
  • Tours de refroidissement et ventilateurs de groupes froids : systèmes de climatisation

Agriculture et irrigation

Les pompes d'irrigation et de drainage agricoles, les machines de préparation d'aliments pour animaux, les batteuses et les moulins fonctionnent avec des moteurs AC. En agriculture, les moteurs étant exposés à des conditions poussiéreuses, humides et à charge variable, on préfère la protection IP55 et un carter en fonte. Dans les régions rurales où le réseau est faible, un moteur robuste capable de démarrer même à basse tension est important pour une irrigation sans interruption.

Bâtiments et infrastructures

Dans les bâtiments, les ascenseurs, les ventilateurs de parking et de désenfumage, les groupes de surpression d'eau (surpresseurs) et les escaliers mécaniques reposent sur des moteurs AC. Dans ces applications, un fonctionnement silencieux, de faibles vibrations et la fiabilité sont les attentes prioritaires ; là où le trafic de personnes est dense, le fonctionnement sans panne du moteur est directement une question de confort et de sécurité.

Transport et logistique

Dans les centres logistiques, les systèmes de bandes, les lignes de tri et les rampes de chargement tournent avec des moteurs AC. Dans les entrepôts automatisés, des centaines de petits moteurs travaillent de manière coordonnée. Dans la traction ferroviaire et des véhicules électriques également, les moteurs AC se distinguent en offrant une vitesse variable et un rendement élevé grâce au contrôle par variateur.

Conditions de fonctionnement et protection

La plupart des moteurs AC sont proposés avec une isolation de classe F, une protection IP55 et un régime de service continu S1. L'isolation de classe F résiste jusqu'à 155 °C et laisse une réserve thermique au bobinage ; l'IP55 protège contre la poussière et les projections d'eau ; le S1 indique quant à lui que le moteur peut tourner à pleine charge sans interruption. Ces trois caractéristiques déterminent ensemble dans quel environnement et avec quel degré de sûreté le moteur fonctionnera.

Types de moteurs AC : asynchrone et synchrone

Les moteurs AC se divisent fondamentalement en deux grands groupes. Les moteurs asynchrones (à induction), dans lesquels le courant est induit dans le rotor par le champ magnétique et qui fonctionnent avec un glissement, sont le type le plus répandu ; la grande majorité des pompes, ventilateurs et convoyeurs de l'industrie en font partie. Les moteurs synchrones sont quant à eux le type dans lequel le rotor tourne exactement à la même vitesse que le champ magnétique, utilisé dans des applications particulières exigeant une vitesse précise. Dans l'usage industriel général, le moteur asynchrone à cage d'écureuil continue d'être le choix standard grâce à sa robustesse, à son faible coût et à sa faible maintenance ; c'est pourquoi la réponse à la question « où le moteur AC est-il utilisé » recoupe le plus souvent les domaines d'application des moteurs asynchrones.

Utilisation avec un variateur de fréquence

L'une des évolutions les plus importantes qui a élargi le domaine d'utilisation des moteurs AC est le variateur de fréquence. Le variateur règle la vitesse en continu en modifiant la fréquence envoyée au moteur ; ainsi, un moteur à vitesse fixe devient également utilisable dans une application exigeant une vitesse variable. Sur les charges de pompe et de ventilateur, la consommation de puissance diminuant proportionnellement au cube de la vitesse à mesure que la vitesse baisse, le moteur AC avec variateur procure une économie d'énergie importante. C'est pourquoi, aujourd'hui, dans de nombreux endroits allant des centrales de traitement d'air aux systèmes d'eau sous pression, des ascenseurs aux lignes de convoyeurs, un moteur AC fonctionne avec un variateur de fréquence.

Pourquoi la classe de rendement est-elle importante ?

Les moteurs AC sont répartis en classes de rendement de IE1 à IE5 selon la norme IEC 60034-30-1. Le coût de l'électricité qu'un moteur consomme durant sa vie représente souvent des dizaines de fois son prix d'achat ; c'est pourquoi, dans les applications à fonctionnement continu, on privilégie les moteurs de classe IE3 et IE4. Sur un moteur tournant 6000 heures par an, une amélioration du rendement de quelques points se transforme en une économie qui fait récupérer rapidement l'écart de prix initial. C'est pourquoi la classe de rendement dans laquelle le moteur AC est choisi détermine le coût d'exploitation tout autant que l'endroit où il sera utilisé.

Mines, ciment et industrie lourde

Dans les installations minières et cimentières, les broyeurs, les concasseurs, les élévateurs et les transporteurs à bande sont entraînés par des moteurs AC de forte puissance. Ces applications sont poussiéreuses, soumises aux vibrations et en charge continue ; c'est pourquoi on y préfère des moteurs à carter en fonte, protégés IP55 et à couple élevé. Le démarrage de broyeurs à fort moment d'inertie exige un couple de démarrage puissant ; c'est pourquoi les modèles à 6 pôles à basse vitesse ou l'entraînement par variateur de fréquence se distinguent. Dans ces conditions sévères, la robustesse du carter du moteur détermine directement la continuité de l'installation.

Sujets fréquemment demandés

Les questions les plus fréquemment rencontrées au sujet de l'utilisation des moteurs AC se regroupent autour du choix correct de la puissance et de la vitesse. La charge à laquelle le moteur sera soumis dans une application, le nombre d'heures pendant lesquelles il fonctionnera et l'environnement dans lequel il se trouvera sont les trois facteurs de base qui déterminent le choix. En milieu poussiéreux, l'IP55 se distingue, en fonctionnement continu le régime S1, dans une région à tarif élevé une classe de rendement élevée. Aux puissances pour lesquelles un réseau monophasé ne suffit pas, un moteur triphasé devient obligatoire ; cela explique pourquoi presque toutes les applications de moyenne et forte puissance fonctionnent avec un moteur AC triphasé.

Déterminer le bon moteur AC

La puissance, la vitesse et le régime de service de l'application déterminent quel moteur AC convient ; pour une pompe le choix à 4 pôles, pour un compresseur à haute vitesse le choix à 2 pôles, pour un concasseur le choix à 6 pôles se distinguent. Fournisseur basé à İzmir, DRG Motor propose des moteurs de classe de rendement IE2, IE3 et IE4 dans la plage 0,55–355 kW et apporte un soutien technique pour le carter adapté à votre application. Lorsque vous nous communiquez votre besoin, vous pouvez obtenir le bon moteur et l'offre actualisée.