Prix moteur 7,5 kW 1450 tr/min : vitesse, glissement et couple d'un moteur 4 pôles de 7,5 kW

Le moteur demandé sur le marché sous le nom de « moteur 7,5 kW 1450 tr/min » correspond au DRG-132M-4 de notre catalogue, et sa vitesse nominale à pleine charge n'est pas 1450 mais 1460 tr/min. Avec une vitesse de synchronisme de 1500 tr/min, le rotor tourne 40 tours derrière le champ ; ce glissement de 2,7 % est le prix à payer pour produire 49,1 Nm de couple à l'arbre. Les versions aluminium et fonte sont présentées sur la page Acheter un moteur électrique en ligne.

La vitesse n'est pas un nombre fixe : à vide, le moteur s'approche très près de 1500, elle baisse quand la charge augmente et n'atteint la valeur de plaque de 1460 qu'à pleine charge. C'est pourquoi utiliser la vitesse nominale de la plaque, plutôt qu'une valeur de marché arrondie comme « 1450 », rapproche de quelques tours de la réalité les calculs de poulie, de réducteur ou de vitesse de bande. Nous détaillons ci-dessous, pas à pas, les calculs de glissement, de couple et de vitesse de sortie pour ce moteur.

Vitesse de synchronisme, vitesse nominale et glissement

Le champ tournant d'un stator à quatre pôles tourne à n_s = 120 × 50 / 4 = 1500 tr/min sur un réseau 50 Hz. Si le rotor atteignait cette vitesse, aucun courant ne serait induit dans ses barres et aucun couple ne serait produit. Le glissement se calcule ainsi :

s = (n_s − n) / n_s = (1500 − 1460) / 1500 = 0,0267 → 2,7 %

La fréquence du courant rotorique est elle aussi proportionnelle au glissement : 0,0267 × 50 Hz ≈ 1,33 Hz. Autrement dit, à pleine charge, un courant de très basse fréquence, oscillant un peu plus d'une fois par seconde, circule dans les barres du rotor. L'écart entre la valeur de marché 1450 et la valeur catalogue 1460 n'est que de 10 tr/min (environ 0,7 %) ; pourtant ces 10 tours représentent le quart du glissement. Si le résultat entre dans des calculs sensibles comme un diamètre de poulie ou une vitesse de bande, le bon chiffre est donc 1460.

Comment la vitesse évolue-t-elle quand la charge diminue ?

Dans la zone de fonctionnement normal, le glissement dépend de la charge de façon à peu près linéaire. Avec cette hypothèse, la vitesse et le couple du DRG-132M-4 à différentes charges peuvent être estimés comme ci-dessous. Le tableau est un calcul approché à partir des valeurs nominales, pas un résultat de mesure.

Le tableau a une conséquence pratique : la vitesse mesurée au tachymètre indique approximativement le niveau de charge du moteur. Si l'arbre tourne vers 1485, le moteur travaille sous la demi-charge ; s'il descend nettement sous 1460, il faut rechercher une surcharge, une sous-tension ou un blocage mécanique. Dans ce second cas, le courant dépasse aussi la valeur nominale de 15,0 A sous 380 V. Nous avons comparé l'évolution du courant à 1500 et 3000 tr/min dans notre article combien d'ampères consomme un moteur de 7,5 kW.

Une tension réseau faible réduit aussi la vitesse

Le glissement ne dépend pas seulement de la charge mais aussi de la tension. À couple de charge constant, le glissement varie à peu près en raison inverse du carré de la tension. Si l'on suppose que la vitesse nominale est donnée sous 400 V, la même charge sous 380 V fait passer le glissement de 2,7 % à environ 3,0 % et la vitesse descend vers 1456. Quand la tension tombe à 360 V, la vitesse est d'environ 1451. Le moteur absorbe alors plus de courant pour le même travail. Une lecture de « 1450 tr/min » sur site est parfois le signe non pas du moteur mais d'une ligne d'alimentation faible ; interprétez la mesure de vitesse avec une mesure de tension au bornier.

La formule du couple : 9550 × P / n

Le couple à l'arbre se calcule à partir de la puissance et de la vitesse : T = 9550 × P(kW) / n(tr/min). Pour le DRG-132M-4, 9550 × 7,5 / 1460 = 49,06 Nm, identique aux 49,1 Nm du catalogue. Avec la valeur de marché arrondie 1450, on obtiendrait 49,40 Nm. L'écart est faible, mais il est utile d'en connaître la cause quand on compare un chiffre calculé au catalogue.

La même formule montre aussi les limites au démarrage et au décrochage. Sur ce modèle, le rapport de couple de démarrage est Ts/Tn = 2,0 : le moteur démarre donc avec environ 98,2 Nm. Avec un rapport de couple maximal Tmax/Tn = 2,3, il peut supporter momentanément des charges jusqu'à environ 112,9 Nm en fonctionnement. Au-delà, la vitesse chute brutalement et le moteur cale. Sur les machines à démarrage lourd (bande chargée, malaxeur plein), vérifiez d'abord que les 98 Nm de couple de démarrage couvrent le couple de décollement de la charge.

Calcul de la vitesse de sortie avec des poulies

Dans une transmission par courroie, la vitesse de sortie se calcule avec n₂ = n₁ × d₁ / d₂, où d₁ est le diamètre de la poulie moteur et d₂ celui de la poulie de la machine. Le couple sur l'arbre de sortie augmente dans le même rapport que les poulies (pertes de courroie négligées).

Les troisième et quatrième colonnes montrent une erreur fréquente : quand le calcul utilise la vitesse de synchronisme (1500), la vitesse de sortie ressort environ 2,7 % trop élevée, quel que soit le rapport. Sur les ventilateurs ou les pompes, dont la puissance croît avec le carré et le cube de la vitesse, cet écart peut amener la poulie choisie à surcharger le moteur. Trouvez les diamètres de poulie avec le calculateur poulie-courroie en saisissant une vitesse nominale de 1460.

Vitesse de sortie avec un réducteur

Avec un réducteur, le calcul est le même ; le rapport de réduction remplace simplement le rapport des poulies. Par exemple, un réducteur 1/20 donne 1460 / 20 = 73 tr/min et l'arbre de sortie reçoit 49,1 × 20 = 982 Nm, hors pertes du réducteur. Avec 1/40, la sortie est de 36,5 tr/min et le couple idéal de 1964 Nm. La valeur réelle est inférieure du montant des pertes du réducteur. Vérifiez dans le catalogue du réducteur qu'il supporte ce couple et validez le rapport avec le calculateur de sortie de réducteur. Nous avons illustré le choix du rapport pour les convoyeurs à bande dans notre article sur le choix du moteur de convoyeur à bande.

Si la vitesse doit changer

La vitesse d'un moteur 4 pôles sur le réseau est fixe ; si une autre vitesse est nécessaire, trois solutions existent :

• Modifier le rapport des poulies ou du réducteur : la façon la plus simple d'ajuster la vitesse de sortie sans changer de moteur.
• Utiliser un variateur de fréquence : la vitesse varie proportionnellement à la fréquence. À 40 Hz, par exemple, la vitesse de synchronisme devient 1200 tr/min. Sous la fréquence nominale, le moteur fonctionne à couple constant, au-dessus à puissance à peu près constante. Pour le calcul, vous pouvez utiliser le calculateur VFD fréquence-couple-puissance.
• Choisir un moteur avec un autre nombre de pôles : 1000 tr/min exige un moteur 6 pôles, 3000 tr/min un moteur 2 pôles.

Le DRG-132M-4 est marqué 400/690 V ; sur un réseau 380–400 V, il se branche en triangle (Δ) et convient au démarrage étoile-triangle. Le raccordement au bornier et le réglage du variateur doivent être réalisés par un électricien qualifié.

Mesure de vitesse et liste de contrôle

• Relevez la vitesse nominale de la plaque (1460 tr/min) et utilisez cette valeur dans les calculs.
• Mesurez la vitesse au tachymètre optique en bout d'arbre, une fois le moteur chaud et la charge stabilisée.
• Comparez la vitesse mesurée au tableau de charge : nettement sous 1460 signale une surcharge ou une sous-tension.
• Mesurez en même temps les courants de phase ; sous 380 V, ils ne doivent pas dépasser 15,0 A.
• Assurez-vous que la vitesse de synchronisme (1500) n'est pas utilisée dans le calcul des poulies.
• Vérifiez que le couple de sortie du réducteur ne dépasse pas sa valeur nominale.
• Avec un variateur, tenez compte de la baisse de couple au-dessus de la fréquence nominale.

Moteurs de cette puissance

• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M aluminium
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte
• DRG-132S2-2 – 7,5 kW – 2930 tr/min – 132S aluminium
• DRG-160M-6 – 7,5 kW – 970 tr/min – 160M fonte
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S aluminium

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Questions fréquentes

Quelle est la vitesse réelle d'un moteur 7,5 kW 4 pôles ?

La vitesse nominale à pleine charge du DRG-132M-4 est de 1460 tr/min. À vide, elle s'approche de 1500 ; « 1450 tr/min » est une valeur de marché arrondie utilisée pour les moteurs de cette classe.

Quel couple fournit un moteur de 7,5 kW ?

Le couple nominal vaut 9550 × 7,5 / 1460 ≈ 49,1 Nm. Au démarrage, il fournit 2,0 fois cette valeur (environ 98 Nm) et, à la limite de décrochage, 2,3 fois (environ 113 Nm).

Quel est le glissement d'un moteur à 1450 tr/min ?

Un moteur 4 pôles tournant à 1450 tr/min a un glissement de (1500 − 1450) / 1500 = 3,3 %. Le glissement nominal du DRG-132M-4 est de (1500 − 1460) / 1500 = 2,7 %.

Faut-il utiliser 1500 ou 1460 dans le calcul des poulies ?

Il faut utiliser la vitesse nominale de 1460. Un calcul avec 1500 surestime la vitesse de sortie d'environ 2,7 % ; par exemple, un couple de poulies 100/200 mm donne 750 tr/min au lieu de 730.

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