Ventilateur hélicoïde réversible : inversion du sens et choix du moteur

Il n’existe pas de type de moteur à part appelé « moteur de ventilateur réversible » : le moteur qui entraîne un ventilateur hélicoïde réversible est un moteur asynchrone triphasé standard, et il tourne dans l’autre sens lorsque deux de ses phases d’alimentation sont inversées. Ce qui rend le ventilateur réversible, c’est la roue, pas le moteur : les ventilateurs réversibles utilisent un profil de pale symétrique, de sorte que l’air est déplacé dans les deux sens avec à peu près le même débit. Côté moteur, trois points comptent : la roue doit s’arrêter avant l’inversion, le montage armoire ou variateur qui réalise l’inversion, et la puissance à l’arbre du ventilateur dans le sens le plus exigeant.

Changer le sens de rotation est un travail électrique. Avant de toucher au bornier, aux contacteurs ou au câblage du variateur, l’alimentation doit être coupée et consignée, et le travail doit être réalisé par un électricien qualifié ; les étapes de cet article servent à la préparation, ce ne sont pas des instructions d’installation.

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques ; vous trouverez des moteurs triphasés 1000, 1500 et 3000 tr/min adaptés aux ventilateurs réversibles, classés par carcasse et code de vitesse, sur notre page Acheter un moteur électrique en ligne. Pour une vue d’ensemble des types de ventilateurs, consultez notre page Moteurs de ventilateur.

Qu’est-ce qu’un ventilateur hélicoïde réversible et où l’utilise-t-on ?

Un ventilateur hélicoïde (axial) réversible déplace l’air parallèlement à l’axe de l’arbre et inverse complètement le flux lorsque le sens de rotation change. Le mot « réversible » ne désigne ni un principe de fonctionnement ni un type d’enveloppe : le principe reste axial, et l’enveloppe est le plus souvent une virole cylindrique ou un caisson de jet fan. La réversibilité est une propriété de la roue et de l’exploitation, choisie selon l’usage.

Applications typiques :

• Séchoirs à bois et à briques : l’air est inversé à intervalles réguliers pour que les deux côtés de la charge sèchent de façon égale [4]. Nous traitons la température et l’emplacement du moteur dans notre article sur le ventilateur de circulation de four de séchage.
• Stockage de pommes de terre, d’oignons et de céréales : le tas est ventilé des deux côtés sans déplacer le ventilateur [4].
• Ventilation de tunnels et de parkings : l’air est poussé dans un sens ou dans l’autre selon le trafic, le vent ou le scénario d’incendie [2]. Les besoins moteur côté tunnel sont décrits dans notre article sur les moteurs de ventilation de mines et de tunnels.
• Serres et bâtiments d’élevage : le même ventilateur souffle ou extrait.

Pourquoi faire tourner à l’envers un ventilateur hélicoïde normal n’est-il pas la même chose ?

La pale d’un ventilateur hélicoïde standard a un profil proche d’une aile d’avion : un bord d’attaque épais et arrondi, un bord de fuite mince, et un calage réglé pour un seul sens. Quand le moteur tourne à l’envers, l’air circule bien dans l’autre sens, mais la pale attaque alors l’air par son bord mince. Résultat : débit et pression plus faibles, plus de bruit et de vibrations. Dans un procédé où le sens change régulièrement, ce n’est pas acceptable.

Dans une roue réversible, les deux bords ont la même forme et le profil est symétrique. Le catalogue d’un fabricant indique pour ce type de roue un débit en sens inverse de 95 à 100 % du débit en sens direct [1] ; un autre fabricant précise utiliser une section de pale parfaitement symétrique pour obtenir les mêmes performances dans les deux sens [2]. La contrepartie est un rendement de ventilateur un peu plus faible qu’un profil unidirectionnel de même diamètre ; pour le même service, le moteur peut donc être légèrement plus grand.

Il existe une autre différence : dans un ventilateur à entraînement direct, le moteur se trouve dans la virole. Dans un sens, l’air traverse d’abord la roue puis passe sur le moteur ; dans l’autre, il frappe d’abord le moteur. C’est pourquoi certains catalogues considèrent le sens « roue vers moteur » comme standard et le sens inverse comme une option à préciser [1]. Lors du choix du moteur, demandez toujours au fabricant du ventilateur lequel des deux sens demande le plus de puissance.

Le rôle du moteur : entraînement direct et partage des responsabilités

Dans la plupart des ventilateurs hélicoïdes réversibles, la roue est montée directement sur l’arbre du moteur ; il n’y a ni courroie ni accouplement. Le moteur se trouve dans le flux d’air et se refroidit grâce à l’air qui le traverse. Cet air est chaud et humide dans un séchoir, poussiéreux dans un stockage et chargé de gaz d’échappement dans un tunnel ; l’indice de protection et la position de la boîte à bornes se choisissent donc en fonction de l’environnement.

Le choix du ventilateur, sa courbe dans les deux sens, l’angle des pales et la conception de la virole relèvent du fabricant du ventilateur ou de l’ingénieur de projet. Le rôle du fournisseur de moteurs est de fournir un moteur adapté à la puissance à l’arbre, à la vitesse, au mode de fixation et aux conditions ambiantes indiqués. Sans plaque de ventilateur, la puissance ne se choisit pas au jugé mais à partir des données obtenues côté ventilateur.

Fixation et raccordement du moteur

La fixation du ventilateur dans une gaine, sur un mur ou au plafond est une chose ; le mode de fixation IEC du moteur en est une autre. Dans les ventilateurs réversibles à virole, le moteur est généralement fixé sur des bras support à l’intérieur de la virole, à pattes (B3) ou à bride ; le type exact est pris sur le plan du fabricant du ventilateur. Dans un ventilateur qui s’inverse, deux détails comptent : le moyeu de la roue est entraîné sur l’arbre par une clavette et maintenu axialement par une vis et une rondelle en bout d’arbre [2]. Dans cet assemblage qui subit un couple dans les deux sens, la vis doit être freinée et le moyeu doit être ajusté sans jeu sur l’arbre. La boîte à bornes doit rester à l’extérieur de la virole et le câble doit être fixé dans le flux d’air. Pour confirmer les cotes, consultez notre page dessins techniques.

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Comment changer le sens de rotation d’un moteur de ventilateur ou d’extracteur ?

Dans un moteur asynchrone triphasé, le sens de rotation est fixé par l’ordre des phases du champ tournant. Avec le marquage standard des bornes, lorsque les phases L1, L2, L3 sont raccordées aux bornes U1, V1, W1 dans cet ordre, le moteur tourne dans le sens horaire vu côté bout d’arbre [3]. L’inversion de deux phases quelconques inverse le sens. La méthode dépend de la fréquence et de la manière dont le sens doit changer :

Points de vigilance dans une armoire à contacteurs avant-arrière

Si les deux contacteurs se ferment en même temps, c’est un court-circuit entre phases ; c’est pourquoi on utilise un verrouillage à la fois mécanique et électrique. Si l’armoire comporte aussi un démarrage étoile-triangle, l’inversion des phases se fait à l’entrée du contacteur principal, c’est-à-dire avant les contacteurs étoile et triangle ; mélanger les fils côté bornier crée un risque de court-circuit au passage en triangle. Nous détaillons la disposition du bornier dans notre article sur le couplage étoile et triangle.

La roue doit s’arrêter avant l’inversion

Si l’on commande le sens inverse alors que la roue tourne encore, le moteur freine à contre-courant : il absorbe un courant proche ou supérieur à son courant de démarrage, et l’arbre, la clavette et le moyeu subissent un choc de couple brutal. Déclenchements du relais thermique, contacts de contacteur brûlés et moyeu desserré sont les conséquences typiques de cette habitude. La solution consiste à placer une temporisation par relais entre les deux ordres de sens. Ce délai ne se devine pas : on mesure le temps nécessaire à l’arrêt complet de la roue après la coupure du ventilateur, puis on ajoute une marge. Sur un ventilateur exposé au vent, la roue peut aussi être entraînée de l’extérieur ; ce délai est alors allongé.

Inversion par variateur

Avec un variateur, le sens change par un paramètre ou une entrée logique ; on ne touche pas au câblage du moteur. Le variateur réduit d’abord la vitesse selon une rampe, passe par zéro puis accélère dans l’autre sens. Pendant la décélération, l’énergie cinétique de la roue fait fonctionner le moteur en génératrice et fait monter le bus continu. Si la rampe est trop courte, le variateur se met en défaut de surtension ; on allonge alors la rampe ou on ajoute une résistance de freinage. Voir notre article sur le freinage dynamique et la résistance de freinage.

Choix du moteur : données nécessaires, puissance et nombre de pôles

Liste de contrôle

• Débit et pression statique dans les deux sens (courbe ou plaque du ventilateur)
• Diamètre de roue, nombre de pales et angle de calage
• Vitesse de conception du ventilateur et sens le plus exigeant en puissance
• Fréquence et méthode d’inversion : contacteurs ou variateur
• Temps d’arrêt de la roue (mesuré) et effet du vent
• Température de l’air, humidité, poussière ; moteur dans le flux ou non
• Diamètre et longueur d’arbre, moyeu de roue, mode de fixation (plan du ventilateur)
• Le ventilateur a-t-il aussi une fonction de désenfumage ?

Le dernier point est important : si le ventilateur extrait aussi les fumées en cas d’incendie, l’ensemble ventilateur et moteur doit être certifié selon l’EN 12101-3. Les moteurs standard de DRG ne sont pas vendus avec cette certification ; un moteur DRG ne peut être recommandé que pour une ventilation normale ne nécessitant pas de certification.

Calcul de puissance : exemple d’un stockage de produits agricoles

Nous ne donnons pas de plage de puissance unique pour les ventilateurs réversibles ; la puissance varie avec le diamètre, le débit, la pression, l’angle de calage, la vitesse, la masse volumique de l’air et la résistance du réseau, la plage se détermine donc d’après les données de l’application. La puissance à l’arbre du ventilateur se calcule par P_arbre = Q·Δp / η_vent. Exemple : dans un stockage de pommes de terre, 16 200 m³/h (4,5 m³/s) d’air doivent traverser le tas, la pression statique la plus élevée dans un sens ou l’autre est de 300 Pa, et l’on suppose un rendement de ventilateur de 0,60. La puissance à l’arbre vaut 4,5 × 300 / 0,60 = 2 250 W, soit environ 2,25 kW. En entraînement direct il n’y a pas de perte de courroie ; avec une marge de 10 à 15 %, on obtient 2,5 à 2,6 kW, et l’on retient l’échelon standard supérieur, 3 kW. La perte de débit en sens inverse et le rendement plus faible du profil symétrique sont déjà compris dans cette hypothèse ; si le fabricant du ventilateur donne une autre valeur, c’est sa courbe qui prime. Pour calculer avec vos propres valeurs, utilisez le calculateur de puissance moteur pompe & ventilateur.

Vitesse et pôles : l’aspect propre aux ventilateurs réversibles

La vitesse en bout de pale d’une roue hélicoïde vaut v = π·D·n/60. Une roue de 1000 mm atteint environ 76 m/s avec un moteur 4 pôles (1450 tr/min) et environ 51 m/s avec un moteur 6 pôles (968 tr/min) ; avec un moteur 2 pôles elle atteint 153 m/s, au-delà de ce qu’autorisent la plupart des roues de ce diamètre. La courbe du ventilateur décide du nombre de pôles, mais un ventilateur réversible ajoute un critère : l’énergie de rotation à évacuer à chaque inversion croît avec le carré de la vitesse. Faire tourner la même roue à 968 au lieu de 1450 tr/min divise cette énergie par environ 2,2 ; l’arrêt est plus court, la rampe du variateur et la résistance de freinage sont plus petites. Pour les ventilateurs qui s’inversent souvent, une solution à vitesse plus basse mérite donc d’être étudiée si la courbe du ventilateur le permet.

Pour le besoin de 3 kW de l’exemple, deux options se distinguent : le DRG-100L2-4 4 pôles absorbe 6,02 A sous 400 V à 1450 tr/min ; le DRG-132S-6 6 pôles absorbe 6,84 A à 968 tr/min et il est plus grand, en carcasse 132S. La vitesse de conception du ventilateur et la place disponible dans la virole décident lequel convient. Le ventilateur de refroidissement des moteurs fermés standard est généralement conçu pour fonctionner dans les deux sens ; précisez tout de même dans votre commande que le moteur sera utilisé dans les deux sens. La gamme DRG couvre 0,25 à 11 kW en carcasse aluminium et 0,55 à 355 kW en carcasse fonte ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V, fourni en fixation B3, B5, B14 et B35 sur indication à la commande. Toutes les puissances de ventilateurs réversibles du marché ne correspondent pas une à une à cette gamme ; confirmez avec le plan et la courbe du ventilateur.

Moteurs DRG pour ventilateurs axiaux réversibles

Modèles à envisager pour les ventilateurs hélicoïdes réversibles autour des 3 kW de l’exemple :

• DRG-100L1-4 – 2,2 kW – 1500 tr/min – 100L
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1500 tr/min – 100L
• DRG-132S-6 – 3 kW – 1000 tr/min – 132S
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1500 tr/min – 112M

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Moteur de ventilateur réversible : questions fréquentes

Comment changer le sens de rotation d’un moteur de ventilateur ?

Sur un moteur triphasé, on inverse deux des phases d’alimentation ; avec un variateur, l’ordre de sens est donné par un paramètre ou une entrée logique. Le travail doit être réalisé par un électricien qualifié, alimentation coupée et consignée.

Tout ventilateur hélicoïde devient-il réversible en tournant à l’envers ?

Non. L’air circule dans l’autre sens, mais avec un profil unidirectionnel le débit et la pression chutent nettement et le bruit augmente. Une inversion régulière exige une roue réversible à pales symétriques.

Un ventilateur réversible exige-t-il un moteur spécial ?

En général non ; un moteur asynchrone triphasé standard tourne dans les deux sens. L’essentiel est que la puissance, la vitesse, la fixation et les conditions ambiantes conviennent au ventilateur, et que la roue s’arrête avant l’inversion.

Pourquoi le relais thermique déclenche-t-il lors de l’inversion ?

Si l’on commande le sens inverse alors que la roue tourne encore, le moteur freine à contre-courant et absorbe un courant proche de son courant de démarrage. Une temporisation mesurée entre les deux ordres de sens, ou une rampe plus longue au variateur, règle le problème.

Envoyez-nous la plaque du ventilateur, la plaque signalétique de l’ancien moteur ou le plan du ventilateur, et nous déterminerons ensemble le moteur adapté : +90 (542) 666 11 11, [email protected], page contact. Pour les prix actuels, consultez les 120 modèles de notre boutique en ligne.

Sources

1. Kruger – TRC Series, Direct Drive Reversible Vane Axial Fan, Product Catalogue – 95 à 100 % du débit en sens inverse ; sens de flux standard
2. Woods Air Movement – JMTS Reversible Axial Flow Fan, Specification Sheet – section de pale symétrique, fixation de la roue sur l’arbre
3. IEC 60034-8:2026 – Rotating electrical machines, Part 8: Terminal markings and direction of rotation – ordre des phases et sens de rotation
4. Multi-Wing – R-Series reversible axial fans – séchoirs et stockages agricoles