Moteur de surpresseur : choix et remplacement du moteur dans les groupes de surpression

Le moteur de surpresseur est le moteur triphasé qui entraîne chacune des pompes d'un groupe de surpression ; il se choisit non pas sur le total du groupe, mais sur le débit et la hauteur d'une seule pompe. Dans les groupes pour bâtiments et industrie, le moteur par pompe se situe le plus souvent entre 0,37 et 30 kW, il est à 2 pôles et bridé sur une pompe multicellulaire verticale [1]. Comme un groupe peut compter de deux à six pompes, la puissance installée se multiplie par le nombre de pompes ; mais un moteur grillé se remplace par un seul moteur de même puissance.

Cette page explique le fonctionnement d'un groupe multipompes, le réservoir et la commande qui fixent le nombre de démarrages du moteur, la situation du moteur dans les groupes à variateur, la puissance moteur par pompe sur les groupes du marché et l'équivalent DRG. Les moteurs correspondants et leurs prix à jour figurent parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne. Vue d'ensemble : Moteurs de pompe.

Qu'est-ce qu'un groupe de surpression et quel est le rôle du moteur ?

Le surpresseur désigne un usage : porter l'eau à la pression voulue là où la pression du réseau ne suffit pas. Par leur principe, les pompes qu'il contient sont centrifuges ; la plupart sont des multicellulaires verticales, les petits modèles domestiques utilisant aussi des multicellulaires horizontales ou des pompes auto-amorçantes. Un groupe type comprend 2 à 6 pompes sur des collecteurs communs d'aspiration et de refoulement, un moteur par pompe, un capteur ou pressostat, un réservoir à membrane et une armoire de commande.

La tâche du moteur est simple, mais sa charge varie. Quand la consommation est faible, une pompe tourne ; quand elle augmente, l'armoire enclenche une deuxième puis une troisième pompe (cascade). La nuit, la demande tombe presque à zéro et les pompes s'arrêtent ; le réservoir couvre les petits puisages. Chaque moteur démarre et s'arrête donc de nombreuses fois par jour. C'est la grande différence avec le moteur d'une pompe industrielle monocellulaire.

Où l'utilise-t-on ?

• Pression d'eau sanitaire en immeubles, résidences, hôtels et hôpitaux.
• Lignes d'eau de process et de nettoyage en usine.
• Pression des lignes goutte-à-goutte en irrigation et en serre.
• Distribution d'eau par zones de pression dans les immeubles de grande hauteur.

Les groupes de pompes incendie assurent aussi une surpression, mais ils obéissent à des règles propres et forment un autre sujet. Pour le choix entre moteur monophasé et triphasé, voir monophasé ou triphasé pour un surpresseur ; pour les causes de grillage et l'effet des cycles fréquents, voir pourquoi le moteur de surpresseur grille. Cette page traite du choix du moteur dans les groupes multipompes.

Groupe à vitesse fixe ou à variateur : ce qui change pour le moteur

La commande du groupe détermine le moteur que l'on peut monter.

• Groupe à vitesse fixe (alimenté par le réseau) : chaque pompe est raccordée en direct ou en étoile-triangle et tourne à pleine vitesse. La pression est maintenue entre deux valeurs par la mise en marche et l'arrêt des pompes. Dans le catalogue d'un fabricant, ces groupes ont 0,37–30 kW par pompe, 45 kW sur demande [1]. Un moteur CEI standard s'y monte un pour un.
• Groupe à variateur intégré au moteur : chaque moteur forme une unité avec son propre variateur ; le même catalogue donne 0,37–22 kW par pompe pour cette version [1]. En cas de panne, on peut monter un moteur standard, mais la variation de vitesse disparaît ; à ne pas faire sans modifier l'armoire.
• Groupe avec variateur séparé dans l'armoire : le moteur est standard, le variateur est dans l'armoire. L'armoire de surpresseur d'un fabricant local fonctionne avec des moteurs asynchrones sur une plage de 0,75–18,5 kW [2]. Ici, le moteur grillé est remplacé par un moteur CEI standard, et le courant moteur paramétré dans le variateur est mis à jour d'après la nouvelle plaque.

Dans un groupe à variateur, une pompe tourne à vitesse variable pendant que les autres s'enclenchent à vitesse fixe, ou bien toutes sont à vitesse variable. Le nombre de démarrages diminue et ceux-ci sont plus doux : c'est le principal gain pour la durée de vie du moteur.

Fréquence de démarrage et réservoir : qui protège le moteur ?

Dans un groupe à vitesse fixe, le moteur absorbe à chaque démarrage plusieurs fois son courant nominal et le bobinage chauffe. Les commandes limitent donc le nombre de démarrages/arrêts par heure : dans l'armoire d'un fabricant, c'est une fonction réglable, et l'armoire retarde les arrêts pour ne pas dépasser le nombre autorisé [1]. Le volume du réservoir dépend aussi de ce nombre. Nous avons appliqué la formule du groupe à vitesse fixe du même catalogue : avec 9 m³/h par pompe, 5 bar de consigne et les mêmes rapports, il faut environ 142 litres pour 100 démarrages par heure, 237 litres pour 60 et 475 litres pour 30 [1].

Conséquence : plus le réservoir est petit, ou plus sa pression de gonflage est basse, plus le moteur démarre souvent. Contrôlez la pression de gonflage et la membrane avant de remplacer le moteur ; sinon le nouveau moteur chauffera pour la même raison. Les groupes à variateur peuvent fonctionner avec des réservoirs bien plus petits ; dans le même catalogue, le réservoir recommandé pour ces groupes va de 8 à 180 litres selon la taille de pompe, contre 80 à 1 500 litres en version à vitesse fixe [1].

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Puissance moteur par pompe : groupes du marché

A) Puissance moteur observée sur les surpresseurs du marché

Dans ce groupe d'équipements, on observe des moteurs d'environ 0,37–45 kW par pompe selon le modèle et la capacité du fabricant [1][2]. La puissance par pompe croît avec le débit d'une pompe (m³/h) et la hauteur du groupe ; dans un bâtiment plus haut ou avec une consigne plus élevée, le moteur grossit à débit égal. La puissance installée du groupe se multiplie par le nombre de pompes, mais ce n'est pas la puissance d'un moteur : un groupe de 3 × 7,5 kW représente 22,5 kW installés, chaque moteur faisant 7,5 kW.

B) Ce que couvre la gamme DRG

La partie de la plage A qui recoupe la gamme DRG 0,25–355 kW, 1000/1500/3000 tr/min, est 0,37–45 kW ; toute la plage est couverte. Les pompes de surpression sont à 2 pôles, et les moteurs 2 pôles de la gamme DRG commencent à 0,25 kW. Les pompes à variateur intégré au moteur, les surpresseurs domestiques monophasés et les moteurs monobloc à arbre spécifique sont hors de la gamme DRG.

Exemple de calcul : groupe de trois pompes pour un immeuble

Pour la puissance d'arbre par pompe, on utilise P = ρ·g·Q·H / η_pompe ; avec Q en m³/s, H en m, ρ en kg/m³ et g = 9,81 m/s², le résultat est en W. Exemple : un groupe de 2 pompes en service + 1 en secours est prévu pour une résidence de 18 m³/h en pointe. Le débit par pompe est de 9 m³/h, et la hauteur totale nécessaire pour une pression suffisante au robinet du dernier étage est de 62 m. Avec un rendement de pompe supposé de 0,60, P = 1000 × 9,81 × (9/3600) × 62 / 0,60 ≈ 2,5 kW. Avec une marge de 10 %, le besoin est d'environ 2,8 kW ; la puissance normalisée est un moteur 3 kW, 2 pôles. La puissance installée est de 3 × 3 = 9 kW ; en pointe deux moteurs tournent, le moteur de secours entrant en service par permutation.

Si deux étages sont ajoutés plus tard et que la hauteur passe à 75 m, la puissance d'arbre monte à environ 3,1 kW, soit 3,4 kW avec la marge, et le moteur passe à 4 kW. La pompe gagne en général aussi un ou deux étages ; le choix se fait avec le fabricant de la pompe. Pour vos propres valeurs, utilisez le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Liste de contrôle pour remplacer un moteur de surpresseur

Pression et débit du groupe viennent de la pompe, pas du moteur ; celui-ci doit simplement redonner la même puissance d'arbre à la même vitesse. Avant de remplacer un moteur du groupe :

• Plaque de l'ancien moteur : kW, vitesse (2 pôles), tension (230/400 V ou 400/690 V), carcasse CEI.
• Bride : sur un groupe vertical, petite bride (V18) ou grande bride (V1) ; un fabricant place la limite entre 4 kW et 5,5 kW [1]. Diamètre et longueur d'arbre, clavette d'accouplement.
• Autres moteurs du groupe : tous de même puissance ? Le nouveau moteur doit être identique pour ne pas perturber la cascade.
• Armoire : direct, étoile-triangle ou variateur ; réglage du relais thermique et paramètres moteur du variateur.
• Pression de gonflage et membrane du réservoir, réglage du nombre de démarrages par heure.
• Protection contre la marche à sec : l'interrupteur de niveau ou le pressostat d'aspiration fonctionne-t-il ?
• Ambiance : humidité et condensation dans le local ; indice de protection du moteur et joint de boîte à bornes.

Note sur la tension : un catalogue de pompes donne les moteurs jusqu'à 1,5 kW en 3×220-240/380-415 V et ceux de 7,5 kW et plus en 380-415/660-690 V [3]. Dans la gamme DRG, les moteurs jusqu'à 3 kW sont en 230/400 V et ceux de 4 kW et plus en 400/690 V. Un groupe à démarrage étoile-triangle demande des moteurs 400/690 V ; les moteurs de 3 kW et moins démarrent en direct. Détails : démarrage étoile-triangle. Sur un groupe vertical, le moteur doit être commandé apte au montage vertical et la charge axiale confirmée par le fabricant de la pompe. Le type de bride exact se lit sur le plan du fabricant de la pompe. Confiez les travaux électriques à un électricien qualifié.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre gamme couvre 0,25–11 kW en carcasse aluminium et 0,55–355 kW en fonte ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35 (précisé à la commande). Pour les surpresseurs, la partie utile est la classe 2 pôles 3000 tr/min. Le tableau ci-dessous reprend des puissances fréquentes dans les groupes pour bâtiments.

Pour le besoin de 3 kW de l'exemple, DRG-100L-2 (2895 tr/min, 5,71 A sous 400 V) convient ; pour le besoin de 4 kW après ajout d'étages, DRG-112M-2 (400/690 V, 7,45 A sous 400 V). Les moteurs DRG MOTOR sont garantis contre les défauts de matière et de fabrication pendant 2 ans à compter de la date de livraison (certificat de garantie).

Moteurs DRG pour groupes de surpression

• DRG-802-2 – 1,1 kW – 2880 tr/min – 80 fonte
• DRG-90S-2 – 1,5 kW – 2895 tr/min – 90S fonte
• DRG-90L-2 – 2,2 kW – 2895 tr/min – 90L fonte
• DRG-100L-2 – 3 kW – 2895 tr/min – 100L fonte
• DRG-112M-2 – 4 kW – 2905 tr/min – 112M fonte
• DRG-132S1-2 – 5,5 kW – 2930 tr/min – 132S fonte

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Moteur de surpresseur : questions fréquentes

Quelle puissance pour un moteur de surpresseur ?

Elle se calcule à partir du débit et de la hauteur d'une pompe : 3 kW pour 9 m³/h et 62 m dans l'exemple. Sur les groupes du marché, le moteur par pompe se situe surtout entre 0,37 et 30 kW.

Si un moteur grille dans un surpresseur à trois pompes, faut-il tous les changer ?

Non. Seul le moteur grillé est remplacé par un moteur de même puissance, vitesse et bride. Mais si la cause (gonflage du réservoir, marche à sec, perte de phase) n'est pas trouvée, les autres moteurs restent exposés.

Peut-on monter un moteur standard sur un surpresseur à variateur ?

Oui si le variateur est dans l'armoire ; on saisit les paramètres de la nouvelle plaque. Si le variateur est sur le moteur (intégré), un moteur standard supprime la variation de vitesse ; ne pas le monter sans modifier l'armoire.

Quel courant absorbe un moteur de surpresseur de 3 kW ?

Le DRG-100L-2 à 2 pôles absorbe 5,71 A sous 400 V et 6,02 A sous 380 V.

Envoyez-nous le nombre de pompes du groupe, la plaque de la pompe et celle de l'ancien moteur ; nous retiendrons ensemble le bon modèle DRG. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Grundfos – Hydro MPC Data Booklet (booster sets with 2 to 6 pumps) – groupes de 2 à 6 pompes ; moteur par pompe 0,37–22 kW (variateur intégré), 0,37–30 kW (sur réseau), 45 kW sur demande ; V18 jusqu'à 4 kW, V1 dès 5,5 kW ; limite de démarrages par heure et formule du volume de réservoir.
2. Masdaf – Ürün kataloğu (frekans kontrollü pano) – armoire à variation de fréquence pour surpresseurs : plage 0,75–18,5 kW, compatible moteurs asynchrones et PMSM, entrée 380 V.
3. Grundfos – CR, CRI, CRN Data Booklet, 50 Hz – pompes multicellulaires verticales des surpresseurs ; moteur standard 2 pôles, 0,37–1,5 kW 3×220-240/380-415 V, dès 7,5 kW 380-415/660-690 V.