Moteur de ventilateur centrifuge de gaine : choix pour gaines circulaires et rectangulaires

Le moteur d'un ventilateur de gaine se traite de deux façons selon la taille du ventilateur : la plupart des petits ventilateurs pour gaines circulaires et rectangulaires ont un moteur intégré à la roue, et en cas de panne c'est le ventilateur qu'on change, pas le moteur ; les grands ventilateurs centrifuges in-line industriels, à courroie ou à entraînement direct, utilisent un moteur asynchrone triphasé standard aux dimensions IEC, choisi d'après la puissance à l'arbre, la vitesse et le montage du ventilateur. Par exemple, un ventilateur de gaine à courroie qui déplace 5 400 m³/h sous 600 Pa de pression statique demande environ 1,5 kW à l'arbre si l'on suppose un rendement du ventilateur de 0,60 ; avec les pertes de courroie et une marge, un moteur 4 pôles de 2,2 kW suffit.

Cet article traite des ventilateurs centrifuges montés en série dans une gaine : pour quels ventilateurs on peut acheter le moteur séparément et pour lesquels non, quelles informations réunir pour choisir le moteur, et quels modèles de la gamme DRG conviennent. Vous trouverez les moteurs adaptés et leurs prix actuels parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne. Vue d'ensemble : Moteurs de ventilateur.

« De gaine » désigne un boîtier : la roue à l'intérieur est centrifuge

Les termes de ventilation décrivent trois choses différentes. Hélicoïde (axial), centrifuge et hélico-centrifuge décrivent le principe de fonctionnement ; mural, de gaine et de toiture décrivent le boîtier et l'installation ; désenfumage ou dépoussiérage décrivent l'usage. « De gaine » appartient au groupe boîtier/installation. Une demande de « ventilateur de gaine » peut donc concerner des roues hélicoïdes, hélico-centrifuges ou centrifuges. Cet article porte sur les modèles à roue centrifuge (radiale).

Dans un ventilateur centrifuge de gaine, l'air entre dans la roue dans l'axe, il est projeté vers l'extérieur entre les aubes, puis le boîtier le ramène dans l'axe de la gaine. Le ventilateur se fixe donc au milieu de la gaine par deux brides, sans volute séparée ni virage à 90 degrés. Deux boîtiers sont courants sur le marché :

• Ventilateur in-line circulaire : s'insère directement dans les gaines circulaires de la classe 100–315 mm ; utilisé dans les logements, bureaux, extractions de sanitaires et petites lignes de cuisine.
• Ventilateur de gaine rectangulaire (carré) : caisson construit à la dimension de la gaine rectangulaire ; utilisé dans les commerces, restaurants, ateliers et entrepôts sans centrale de traitement d'air. Les grandes tailles ont des portes de visite et une transmission par courroie.

Différence avec un ventilateur hélicoïde de gaine : la pression

Dans un ventilateur hélicoïde de gaine, l'air traverse la roue en ligne droite ; il donne un débit élevé pour son diamètre, mais ce débit chute vite quand la résistance de la gaine augmente. Une roue centrifuge produit, au même diamètre et à la même vitesse, une pression statique nettement plus élevée. Si la gaine est longue, ou si la ligne comporte un filtre, une batterie de chauffe, un silencieux ou de nombreux coudes, on choisit un ventilateur centrifuge de gaine. Plus de pression au même débit, c'est plus de puissance à l'arbre. La puissance du moteur d'un ancien ventilateur hélicoïde ne sert donc pas de repère pour le ventilateur centrifuge qui le remplace.

Où se trouve le moteur : intégré, entraînement direct ou courroie

Petits ventilateurs de gaine à moteur intégré

La plupart des ventilateurs in-line circulaires et des petits ventilateurs de gaine rectangulaires sont équipés d'un moteur à rotor extérieur : la partie tournante du moteur est logée dans le moyeu de la roue, et la roue et le moteur sont équilibrés ensemble en usine. Dans le catalogue d'un fabricant, toute une série de ventilateurs pour gaine circulaire utilise des moteurs à rotor extérieur monophasés 230 V, IP44, avec une puissance absorbée maximale comprise entre 73 et 352 W [2]. La même construction est courante dans les ventilateurs de gaine rectangulaires [3]. Dans ces ventilateurs, le moteur n'est pas une pièce séparée avec bout d'arbre et bride ; on ne peut pas y monter un moteur standard aux dimensions IEC. En cas de panne, la bonne solution est d'acheter le même ventilateur, ou un ventilateur neuf offrant le même débit et la même pression. DRG ne vend pas de moteurs de ventilateur à rotor extérieur ni de moteurs EC intégrés.

Grands ventilateurs in-line à entraînement direct

Dans les ventilateurs in-line de taille moyenne, la roue est montée directement sur l'arbre d'un moteur standard. La vitesse de la roue est celle du moteur. Dans le catalogue d'un fabricant, la série in-line carrée à entraînement direct propose deux vitesses de moteur (950 et 1425 tr/min) [1]. Dans cette disposition, le moteur se trouve souvent dans le flux d'air ou juste à côté. Le même catalogue indique une température d'air maximale de 54 °C pour la série à entraînement direct et de 82 °C pour la série à courroie, où le moteur est à l'extérieur [1].

Ventilateurs de gaine industriels à courroie

Sur les grands ventilateurs de gaine carrés, le moteur est placé à l'extérieur du caisson, sur un support réglable fixé à celui-ci, et entraîne l'arbre du ventilateur par courroies et poulies. Comme il reste hors du flux d'air, le moteur est refroidi par son propre ventilateur et n'est pas exposé à l'air sale ou chaud. La vitesse du ventilateur est fixée par le rapport des poulies, ce qui permet de choisir la vitesse du moteur indépendamment de celle du ventilateur. C'est la disposition à laquelle les moteurs DRG correspondent le plus directement.

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Données nécessaires au choix du moteur et exemple de calcul

Le choix du ventilateur, sa courbe, la conception de la roue et du boîtier relèvent du fabricant du ventilateur ou de l'ingénieur d'études. Le rôle du fournisseur de moteur est de fournir un moteur adapté à la puissance à l'arbre, à la vitesse, au montage et aux conditions ambiantes qui résultent de ce travail. Avant de demander un moteur, réunissez :

• Le débit (m³/h) et la pression statique (Pa) de la plaque du ventilateur, ou le point de fonctionnement du catalogue.
• La vitesse de l'arbre du ventilateur et le type d'entraînement : direct ou courroie ; si courroie, le diamètre des deux poulies.
• La plaque signalétique de l'ancien moteur : kW, tr/min, carcasse IEC, tension, forme de montage.
• Le diamètre et la longueur de l'arbre, le moyeu de poulie, la dimension de la clavette.
• La température et la nature de l'air véhiculé (brouillard d'huile, humidité, poussière).
• La position du ventilateur dans la gaine : moteur en haut, sur le côté ou en dessous.
• Le démarrage : direct, étoile-triangle ou variateur.

La puissance à l'arbre se calcule par P_arbre = Q·Δp / η_vent (Q en m³/s, Δp en Pa, P en W). Exemple : une ligne d'extraction de commerce doit déplacer 5 400 m³/h (1,5 m³/s) sous 600 Pa de pression statique, filtre et silencieux compris. Avec un rendement du ventilateur supposé de 0,60, la puissance à l'arbre vaut 1,5 × 600 / 0,60 ≈ 1 500 W. En prenant 0,95 pour la transmission par courroie, la puissance demandée au moteur est d'environ 1,58 kW ; avec 15 % de marge, elle passe à 1,82 kW, et la puissance normalisée suivante est 2,2 kW. Si le ventilateur doit tourner à 1 150 tr/min, un moteur 4 pôles de 1450 tr/min donne un rapport de poulies d'environ 1,26. Si l'on porte plus tard la vitesse du ventilateur à 1 250 tr/min pour gagner du débit, la puissance à l'arbre augmente avec le cube de la vitesse, jusqu'à environ 1,93 kW ; la puissance demandée au moteur atteint 2,03 kW et la marge du moteur de 2,2 kW est presque épuisée. Si une hausse de vitesse est prévue, prenez le moteur de la taille au-dessus. Vous pouvez refaire ce calcul avec vos valeurs dans l'outil Puissance moteur pompe et ventilateur et vérifier le rapport de poulies avec le calculateur poulie-courroie.

Plage de puissance, vitesse et nombre de pôles

On ne peut pas attribuer une puissance fixe à un ventilateur centrifuge de gaine : la puissance dépend du diamètre de roue, du débit, de la pression statique, du type d'aubes, de la vitesse, de la résistance de la gaine et des filtres, de la température et de la masse volumique de l'air, et des pertes de courroie. À titre d'exemple sourcé, le catalogue d'un fabricant propose pour une série in-line carrée à courroie des moteurs de 0,18 kW à 7,5 kW [1] ; dans les petits ventilateurs circulaires du même type, la puissance absorbée du moteur ne dépasse pas 352 W [2].

Pour la vitesse, la particularité des ventilateurs de gaine est la suivante : les ventilateurs à courroie utilisent le plus souvent un moteur 4 pôles (classe 1500 tr/min), car la vitesse du ventilateur est de toute façon réglée par les poulies, et un moteur 4 pôles est à puissance égale plus silencieux et confortable pour la vitesse de courroie. Un moteur 2 pôles ne s'envisage que si une vitesse de ventilateur très élevée est nécessaire avec une petite poulie. Sur un ventilateur à entraînement direct, le nombre de pôles est fixé par le fabricant du ventilateur ; la roue est conçue pour cette vitesse. Remplacer un moteur 4 pôles par un 2 pôles multiplie en théorie la puissance à l'arbre par huit environ et met en danger le moteur comme la roue. Si un réglage de vitesse est nécessaire, utilisez un variateur ; notre article sur les lois de similitude explique comment la puissance d'un ventilateur baisse avec la vitesse.

Montage et raccordement du moteur

La suspension du ventilateur dans la gaine et la forme de montage IEC du moteur sont deux sujets distincts. Le ventilateur de gaine peut être suspendu au plafond par des tiges, posé sur un socle ou fixé sur une console murale ; le moteur, lui, se fixe sur le support propre au ventilateur. Sur les ventilateurs de gaine à courroie, le moteur est le plus souvent à pattes (B3) et boulonné sur le support réglable. Le catalogue d'un fabricant précise que le moteur peut se trouver au-dessus, en dessous ou à côté du ventilateur et doit rester accessible pour l'entretien [1]. La forme de montage exacte se prend sur le plan du fabricant du ventilateur.

• Orientation de la boîte à bornes : si le ventilateur est suspendu, la boîte doit regarder vers le bas ou vers la porte de visite ; le câble doit entrer par le bas.
• Tension de courroie : une courroie trop tendue charge radialement le roulement du moteur ; montez la poulie près de l'épaulement de l'arbre.
• Tension d'alimentation : dans la gamme DRG, les modèles jusqu'à 3 kW sont en 230/400 V et ceux de 4 kW et plus en 400/690 V ; le démarrage étoile-triangle exige un moteur 400/690 V. Voir la page démarrage étoile-triangle.
• Sens de rotation : une roue centrifuge qui tourne à l'envers déplace encore un peu d'air ; l'erreur se voit au débit trop faible. Vérifiez avec la flèche du caisson avant la mise en route. Le raccordement doit être fait par un électricien qualifié.

Si le ventilateur de gaine doit servir au désenfumage en cas d'incendie, l'ensemble ventilateur et moteur doit disposer de la certification de désenfumage correspondante (EN 12101-3) ; les moteurs standard DRG ne sont pas vendus avec cette certification. Le choix décrit ici s'applique aux ventilateurs en mode de ventilation normale.

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 (avec note de commande). Parmi les ventilateurs centrifuges de gaine, la correspondance concerne les modèles à courroie et à entraînement direct équipés de moteurs IEC. Le tableau des prix et caractéristiques des puissances 4 pôles les plus utilisées sur les ventilateurs de gaine à courroie figure juste après la section sur la puissance ; pour le besoin de 2,2 kW de l'exemple, le DRG-100L1-4 convient.

En présence de brouillard d'huile ou d'humidité, et si le moteur est proche du flux d'air, vous pouvez préférer la carcasse en fonte. Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matière et de fabrication (certificat de garantie). Pour le choix du moteur d'un ventilateur radial à volute, voir notre article moteur de ventilateur centrifuge.

Moteurs DRG pour ventilateurs centrifuges de gaine

• DRG-801-4 – 0,55 kW – 1400 tr/min – 80 aluminium
• DRG-90S-4 – 1,1 kW – 1445 tr/min – 90S aluminium
• DRG-90L-4 – 1,5 kW – 1445 tr/min – 90L aluminium
• DRG-100L1-4 – 2,2 kW – 1450 tr/min – 100L aluminium
• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L aluminium
• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M aluminium
• DRG-132S-4 – 5,5 kW – 1460 tr/min – 132S fonte
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte

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Ventilateur centrifuge de gaine : questions fréquentes

Le moteur de mon ventilateur de gaine a grillé : puis-je changer seulement le moteur ?

Non s'il s'agit d'un moteur à rotor extérieur intégré à la roue ; il faut alors changer le ventilateur. S'il s'agit d'un moteur standard à pattes ou à bride, avec une poulie ou un moyeu de roue sur l'arbre, on peut monter un moteur triphasé de même puissance, même vitesse et même carcasse que sur sa plaque.

Faut-il choisir un ventilateur de gaine centrifuge ou hélicoïde ?

Si la gaine est courte et peu résistante, un hélicoïde peut suffire. Avec filtres, batteries, silencieux et longues distances, le ventilateur centrifuge de gaine fournit une pression plus élevée. Le choix se fait sur la courbe du ventilateur, par l'ingénieur d'études.

Quelle vitesse de moteur pour un ventilateur de gaine à courroie ?

Le plus souvent un moteur 4 pôles, classe 1500 tr/min. Par exemple, le DRG-100L1-4 tourne à 1450 tr/min ; la vitesse du ventilateur se règle par le rapport des poulies.

Combien d'ampères consomme un moteur de ventilateur de gaine de 2,2 kW ?

Le DRG-100L1-4 4 pôles absorbe 4,52 A sous 400 V et 4,76 A sous 380 V. Réglez le relais thermique sur le courant de la plaque.

Envoyez-nous la plaque du ventilateur, celle de l'ancien moteur et les dimensions des poulies ; nous confirmerons 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. Greenheck – Models SQ-M / BSQ-M Centrifugal Square Inline Duct Fans (catalogue) – moteurs 0,18–7,5 kW pour la série à courroie ; entraînement direct 950/1425 tr/min ; température d'air maximale 54 °C / 82 °C ; position du moteur.
2. Kruger – TSK II Series In-Line Centrifugal Duct Fan (catalogue) – moteur à rotor extérieur monophasé 230 V IP44, puissance absorbée maximale 73–352 W.
3. Systemair – KE/KT Rectangular Duct Fans – moteurs AC à rotor extérieur pour gaines rectangulaires.