Moteurs de ventilateur axial : choisir le moteur électrique d’un ventilateur axial

Le moteur d’un ventilateur axial n’est pas un type de moteur à part : c’est un moteur asynchrone triphasé standard qui entraîne l’hélice et qui se choisit d’après la puissance à l’arbre, la vitesse et le montage du ventilateur. Le choix repose sur trois données : la puissance à l’arbre calculée à partir du débit et de la pression au point de fonctionnement, une vitesse (nombre de pôles) adaptée au diamètre de l’hélice, et la façon dont le moteur est fixé à la virole. Par exemple, un ventilateur axial à entraînement direct qui déplace 6 m³/s sous 220 Pa demande un moteur de 3 kW à 4 pôles ; vous trouverez des modèles de cette classe parmi les 120 proposés sur notre page Acheter un moteur électrique en ligne.

Dans la plupart des ventilateurs axiaux, le moteur se trouve en plein flux d’air et l’hélice est montée directement sur son arbre. Cette disposition refroidit le moteur, mais l’expose aussi à la température, à l’humidité et à la poussière de l’air transporté. Une valeur en kW ne suffit donc pas à décrire le bon moteur : la vitesse, l’environnement et le montage font partie du choix. Gardez sous la main la plaque signalétique du moteur actuel et l’étiquette du ventilateur ; les étapes ci-dessous expliquent comment les utiliser. En Turquie, le ventilateur axial est aussi appelé « aksiyal » ou « eksenel », et on le cherche même sous la forme erronée « aksiyoner » ; tous ces termes désignent le même principe.

Qu’est-ce qu’un ventilateur axial et à quel groupe appartient-il ?

Dans un ventilateur axial, l’air entre dans l’hélice parallèlement à l’axe de l’arbre et en ressort également parallèlement. Les pales poussent l’air comme une hélice d’avion ; comme l’air ne change pas de direction, le ventilateur fournit un débit élevé pour son diamètre, tandis que la pression créée reste inférieure à celle d’un ventilateur centrifuge. Le mot « axial » désigne un principe de fonctionnement ; il ne dit rien du lieu d’installation ni de la fonction du ventilateur.

Les sous-types de ventilateur axial

• Mural : monté sur une plaque ou un anneau, sans gaine, soufflage libre.
• De gaine / tubulaire : fonctionne dans une virole cylindrique raccordée par brides aux deux extrémités.
• À aubes directrices : des aubes fixes après l’hélice transforment la rotation de l’air en pression.
• Jet fan : axial à virole qui déplace l’air par poussée dans des espaces sans gaine.
• De toiture : extraction avec l’hélice axiale placée dans un chapeau de toiture.
• Réversible : axial à profil de pale symétrique donnant des performances proches dans les deux sens.

Où l’utilise-t-on et qu’est-ce qui le distingue ?

Ventilation d’entrepôts et d’ateliers, bâtiments d’élevage, serres, tours de refroidissement, refroidissement de condenseurs et d’échangeurs, ventilation de parkings et de tunnels sont des applications typiques. Leur point commun : déplacer un grand volume d’air contre une faible résistance. Ce qui distingue l’axial des autres ventilateurs, c’est que le moteur se trouve au milieu du flux, juste derrière ou devant l’hélice ; dans un ventilateur centrifuge, le moteur reste généralement hors du passage d’air.

Le rôle du moteur dans un ventilateur axial : hélice sur l’arbre, moteur dans le flux

Sur la plupart des ventilateurs axiaux industriels, l’hélice est fixée directement en bout d’arbre moteur par une clavette et une vis de maintien. Il n’y a ni courroie, ni poulie, ni accouplement ; la vitesse du ventilateur est celle du moteur. Deux conséquences : on ne peut pas modifier la vitesse en changeant de poulie, seulement par le nombre de pôles ou un variateur de fréquence ; et l’arbre et les roulements du moteur supportent directement le poids de l’hélice et la force de réaction de l’air.

Être dans le flux aide le moteur à rester frais, mais si l’air est chaud, humide, ou chargé de brouillard d’huile, de poussière ou de particules abrasives, le moteur y est entièrement exposé. Dans le catalogue d’un fabricant, la température de l’air pour une série d’axiaux à virole est limitée à 55 °C, et une version de moteur spéciale est proposée pour un air plus chaud [1]. S’il faut déplacer un air très chaud ou sale, on se tourne vers un axial à courroie avec moteur hors flux, ou vers un autre type de ventilateur ; cette décision appartient au côté ventilateur.

Le partage des responsabilités est clair : le choix du ventilateur, la courbe, la conception de l’hélice et de la virole relèvent du fabricant de ventilateurs ou de l’ingénieur de projet. Le rôle du fournisseur de moteurs est de livrer un moteur adapté à la puissance à l’arbre, à la vitesse, au montage et aux conditions ambiantes issus de ce travail. Le choix du moteur ne modifie pas la courbe du ventilateur ; mais un moteur à la mauvaise vitesse ou trop faible peut empêcher le meilleur ventilateur de fonctionner.

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Quelles informations faut-il pour choisir le moteur ?

Réunir la liste ci-dessous au complet est le moyen le plus court d’arriver au bon modèle en un seul appel ou e-mail :

• Étiquette du ventilateur : débit (m³/h ou m³/s), pression statique (Pa), diamètre d’hélice et vitesse.
• Plaque de l’ancien moteur : kW, tr/min, tension (230/400 V ou 400/690 V), courant, code de carcasse CEI.
• Diamètre et longueur d’arbre (D × E) : le moyeu de l’hélice est usiné à cette cote.
• Montage : à pattes (B3) ou à bride (B5 / B14), et le ventilateur tourne-t-il à l’horizontale ou à la verticale ?
• Sens de l’air : passe-t-il du moteur vers l’hélice ou de l’hélice vers le moteur ?
• Température et humidité de l’air ; présence de poussière, d’huile ou de vapeurs chimiques ?
• Le ventilateur démarre-t-il en direct, en étoile-triangle ou par variateur ?
• Tourne-t-il dans les deux sens, et a-t-il une fonction certifiée comme le désenfumage ?

Le dernier point est important : pour les ventilateurs de désenfumage ou d’atmosphère explosive, l’ensemble ventilateur-moteur doit disposer du certificat correspondant. Les moteurs standard DRG ne sont pas vendus avec ces certificats ; les recommandations de cet article concernent les ventilateurs axiaux de ventilation normale.

Combien de kW faut-il pour un ventilateur axial ?

On ne peut pas attribuer une puissance fixe à un ventilateur axial. Elle dépend du diamètre de l’hélice, du débit, de la pression statique, du profil et de l’angle des pales, de la vitesse, de la résistance du réseau, ainsi que de la densité et de la température de l’air. Le calcul part de la puissance à l’arbre : P_arbre = Q × Δp / η_vent (Q en m³/s, Δp en Pa, P en W). La puissance moteur s’obtient en divisant la puissance à l’arbre par les pertes de transmission et en ajoutant une marge.

Exemple : prenons un ventilateur axial en gaine qui extrait 21 600 m³/h d’un hall de production sous 220 Pa de pression statique. 21 600 m³/h = 6 m³/s. En supposant un rendement du ventilateur de 0,62, P_arbre = 6 × 220 / 0,62 ≈ 2 130 W, soit environ 2,13 kW. L’hélice étant sur l’arbre moteur, les pertes de transmission sont négligées. Une marge de 15 % pour l’encrassement des filtres et les variations de densité donne ≈ 2,45 kW ; la puissance normalisée suivante est 3 kW. Si la courbe du fabricant indique environ 1450 tr/min pour cette hélice, le modèle adapté est le DRG-100L2-4 : 3 kW, 1450 tr/min, 6,02 A sous 400 V, cos φ 0,82. Vous pouvez refaire ce calcul avec vos données dans le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Les produits du marché donnent aussi l’ordre de grandeur. Dans le catalogue d’un fabricant, une série d’axiaux à virole de 400, 500 et 630 mm est proposée avec des moteurs jusqu’à 11 kW [1]. La série de 315 à 800 mm du même fabricant monte jusqu’à 15 kW, mais avec un moteur EC intégré au ventilateur [2]. Les moteurs EC font partie du ventilateur et DRG ne vend pas ce type de moteur ; la correspondance DRG concerne les ventilateurs équipés de moteurs asynchrones aux cotes CEI.

La gamme DRG doit être indiquée à part : carcasse aluminium 0,25–11 kW, fonte 0,55–355 kW ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35 sur indication à la commande. Le tableau ci-dessous présente des modèles choisis dans la plage de puissance et de vitesse courante pour les ventilateurs axiaux.

Vitesse et pôles : pourquoi la vitesse périphérique est décisive

Sur une hélice axiale, le choix du nombre de pôles se fait avec le diamètre. La vitesse en bout de pale vaut v = π × D × n / 60 (D en mètres, n en tr/min, v en m/s). Plus elle augmente, plus le bruit et la charge centrifuge sur les pales et le moyeu croissent ; chaque hélice a une vitesse limite fixée par son fabricant. Les valeurs ci-dessous sont calculées avec les vitesses nominales des moteurs DRG : DRG-100L-2 en 2 pôles (2895 tr/min), DRG-100L2-4 en 4 pôles (1450 tr/min), DRG-132S-6 en 6 pôles (968 tr/min).

Le tableau explique pourquoi on ne voit pratiquement jamais une hélice de 900 mm entraînée par un moteur 2 pôles : la vitesse en bout de pale atteint 136 m/s. Les 2 pôles sont courants sur les petits axiaux à virole ; quand le diamètre augmente, les 4 et 6 pôles prennent le relais. Retenez une règle : quand la vitesse augmente, le débit croît comme la vitesse, la pression comme son carré et la puissance à l’arbre comme son cube. Monter un moteur plus rapide sur le même ventilateur multiplie la puissance et peut dépasser la limite mécanique de l’hélice. Gardez la vitesse indiquée par le fabricant du ventilateur ; si un réglage est nécessaire, utilisez un variateur.

Montage et raccordement : montage du ventilateur et montage CEI sont deux choses différentes

Fixer le ventilateur à un mur, une gaine ou une toiture est une chose ; la façon dont le moteur est fixé à la virole en est une autre. Dans les axiaux à virole, le moteur repose généralement sur une platine ou des bras à l’intérieur de la virole, par ses pattes (B3) ou sa bride (B5 / B14). Le type requis se lit sur le plan du fabricant du ventilateur ; avec une bride, le diamètre de centrage et l’entraxe des trous doivent être identiques à ceux de l’ancien moteur. Vous pouvez comparer les cotes de bride et d’arbre sur notre page dessins techniques.

Si le ventilateur tourne sur un axe vertical ou si le sens de l’air diffère de celui prévu, les roulements supportent une charge plus élevée. Le catalogue d’un fabricant demande de préciser à la commande, à partir de la carcasse CEI 160 et de 11 kW, les ventilateurs installés avec un autre sens d’air, car les roulements du moteur subissent alors une contrainte supplémentaire [3]. La boîte à bornes est placée à l’extérieur de la virole, ou le câble sort par un presse-étoupe ; il doit être fixé de façon à ne jamais toucher l’hélice. Le raccordement et le contrôle du sens de rotation doivent être réalisés par un électricien qualifié ; vérifiez le courant du moteur pour le réglage du relais thermique dans notre tableau des courants moteur. Notre article sur le moteur de ventilateur de ventilation, qui compare le côté moteur des ventilateurs hélicoïdes et centrifuges, et notre article sur les extracteurs de toiture complètent le sujet ; pour toutes les applications, voir la page Moteurs de ventilateur.

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matériau et de fabrication (certificat de garantie).

Moteurs DRG adaptés aux ventilateurs axiaux

• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L aluminium
• DRG-100L-2 – 3 kW – 2895 tr/min – 100L aluminium
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L aluminium
• DRG-132S-6 – 3 kW – 968 tr/min – 132S aluminium
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M aluminium
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte

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Moteur de ventilateur axial : questions fréquentes

Quelle vitesse pour le moteur d’un ventilateur axial ?

La vitesse dépend du diamètre de l’hélice et du point de conception du ventilateur ; il n’existe pas de valeur fixe. Les petits ventilateurs à virole utilisent souvent 2 pôles (environ 2900 tr/min), les grands diamètres 4 ou 6 pôles (vers 1450 ou 970 tr/min). Ne vous écartez pas de la vitesse de l’étiquette.

Quelle différence entre un ventilateur axial et un centrifuge ?

Dans un axial, l’air entre et sort parallèlement à l’axe, le débit est élevé, la pression faible et le moteur généralement dans l’air. Dans un centrifuge, l’air entre selon l’axe et ressort après un virage de 90° ; il produit plus de pression et le moteur se trouve en général hors du passage d’air.

Un moteur plus puissant augmente-t-il le débit de mon ventilateur axial ?

Non. À vitesse égale, le moteur n’absorbe que la puissance demandée par le ventilateur ; le débit ne change pas. Le débit dépend de la vitesse ou de l’angle des pales. Un moteur plus rapide, lui, augmente la puissance avec le cube de la vitesse et peut pousser l’hélice au-delà de sa limite mécanique.

Le moteur d’un ventilateur axial peut-il fonctionner sur variateur ?

Oui, un moteur asynchrone triphasé fonctionne très bien sur variateur, et c’est la meilleure façon de régler le débit. La puissance du ventilateur baissant avec le cube de la vitesse, la charge du moteur diminue aussi à basse vitesse ; le moteur étant dans le flux, son refroidissement est aidé par l’air du ventilateur.

Envoyez-nous l’étiquette du ventilateur, la plaque de l’ancien moteur et le mode de montage : nous définirons 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. Systemair – AXC-E axial fans – 400/500/630 mm, moteurs jusqu’à 11 kW ; air jusqu’à 55 °C.
2. Systemair – AXC-EC axial fans – 315–800 mm, moteurs EC jusqu’à 15 kW.
3. Systemair – AXC(A) Axial Fans catalogue (2023) – note sur la charge des roulements pour un autre sens d’air au-delà de CEI 160 / 11 kW.