Sélectionner le bon moteur électrique en 6 étapes
Les moteurs sont utilisés dans tous les secteurs industriels. En pratique, presque tout ce qui tourne et se déplace fonctionne grâce à un moteur électrique. Cela va des petits moteurs standard que l’on retrouve dans les ventilateurs, les pompes et les convoyeurs aux moteurs très grands qui entraînent par exemple des éoliennes. Les grands moteurs nécessitent généralement une solution sur mesure. Les moteurs plus petits sont le plus souvent produits en série et largement utilisés. La sélection du moteur adapté à votre application est un processus rigoureux, dans lequel différents critères jouent un rôle. Nous vous présentons les principales étapes.
À quels points faut-il prêter attention lors de la sélection d’un moteur ?
À quoi destinez-vous le moteur ? Et dans quel environnement de production sera-t-il utilisé ? La réponse à ces questions donne une première indication du moteur approprié. La puissance requise, la vitesse et l’emplacement d’installation du moteur sont d’autres facteurs déterminants. Quelles sont les étapes à suivre pour sélectionner le bon petit moteur triphasé standard pour votre application ?
Étape 1 – Déterminer le couple et la vitesse de rotation
Commencez par déterminer le couple et la vitesse de rotation. Vous en avez besoin pour calculer la puissance souhaitée. Dans une application, un moteur a en effet besoin d’un certain couple et d’une certaine vitesse pour produire un mouvement de rotation. Les premières questions à se poser sont donc les suivantes : que faut-il déplacer, à quelle vitesse et avec quelle charge ? Pour préciser encore davantage la fonction du moteur, il est également utile de savoir si le moteur doit simplement faire tourner un élément, assurer une vitesse régulée ou positionner un élément. Plus la fonction du moteur est définie avec précision, meilleur sera le choix du type de moteur.
Étape 2 – Cartographier l’environnement de production
L’étape importante suivante consiste à cartographier l’environnement de production dans lequel le moteur doit fonctionner. Le moteur est-il utilisé dans un environnement de laboratoire relativement stable, ou fonctionne-t-il dans un environnement où il est exposé à un ou plusieurs facteurs de production ? Le choix du bon moteur dépend donc notamment des éléments suivants :
Température – À basse température, vous avez par exemple besoin de roulements spécifiques ou d’un élément chauffant lorsque le moteur est à l’arrêt.
Milieu – Le moteur sera-t-il en contact avec de l’eau, de l’humidité ou d’autres liquides ? Si oui, s’agit-il de liquides susceptibles d’influencer l’entraînement ? Dans ce cas, un revêtement devra être appliqué et le moteur devra être étanché d’une certaine manière. Cela influence également le choix du type de moteur.
Sécurité alimentaire – Certains matériaux dont le moteur est constitué ne sont pas adaptés au contact alimentaire. Il n’est alors pas recommandé d’utiliser ces moteurs dans l’industrie agroalimentaire, en particulier lorsqu’il existe un risque que le matériau du moteur entre en contact avec les aliments.
Facteurs environnementaux – L’environnement de production est-il adapté à un moteur donné ? Les moteurs à balais, par exemple, supportent mal un environnement contaminé ou un environnement contenant des gaz agressifs. Ces balais produisent également des étincelles, ce qui exclut leur utilisation dans des environnements contenant des substances inflammables. Il faut aussi tenir compte de la CEM, des perturbations électromagnétiques et du rayonnement. Dans ce cas, il est préférable de choisir un moteur sans balais.
Étape 3 – Déterminer la forme de construction et l’espace d’installation
L’étape suivante consiste à déterminer l’espace d’installation du moteur. Cet espace est parfois limité. Pensez par exemple aux systèmes AGV (Automated Guided Vehicles). Ils doivent tous pouvoir soulever des palettes, mais l’espace disponible en dessous est très réduit. Certains moteurs ont une densité de puissance plus élevée que d’autres. Et un type de moteur peut être plus compact et fournir davantage de puissance dans la même forme de construction qu’un autre. Si l’espace constitue effectivement une contrainte, vérifiez s’il est possible d’utiliser séparément certaines parties du moteur, comme le rotor ou le stator. L’avantage d’un moteur électrique est qu’il existe dans différentes formes de construction et peut donc être monté de plusieurs façons :
B3 : montage au moyen d’un pied – le moteur repose à plat sur le sol, l’arbre est horizontal et fixé au pied.
B5 : montage au moyen d’une bride extérieure d’un diamètre supérieur à celui du carter du moteur. Les moteurs à bride sont par exemple montés sur une pompe et l’arbre du moteur entre alors directement dans la pompe.
B14 : montage au moyen d’une bride intérieure d’un diamètre inférieur à celui du carter du moteur.
B35 : montage au moyen d’un pied + bride extérieure (combinaison de B3 et B5)
B34 : montage au moyen d’un pied + bride intérieure (combinaison de B3 et B14)
La forme de construction (ou mode de montage) est désignée par un code de la norme européenne IEC34-7. Cette norme définit les dimensions d’un moteur. Cela comprend le diamètre de l’arbre, la longueur de l’arbre, la hauteur d’axe et l’entraxe des perçages. Cela s’applique en particulier aux moteurs asynchrones standard. D’autres moteurs ne suivent pas cette norme ou suivent une autre norme (NEMA). Ainsi, si vous disposez d’un moteur asynchrone standard conforme à la norme IEC34, vous pouvez sélectionner tous les fournisseurs de moteurs électriques capables de livrer des moteurs conformes à cette norme IEC34.
Étape 4 – Déterminer la fréquence du mouvement par rapport à la durée de vie
La fréquence du mouvement généré par le moteur détermine en grande partie sa durée de vie. S’agit-il d’une application qui effectue un aller-retour une fois par jour ou de quelque chose qui fonctionne 24 h/24 et 7 j/7 ? Prenons l’exemple des moteurs à balais. Ils contiennent des balais pour transmettre l’énergie. Pour des applications qui nécessitent un mouvement occasionnel d’aller-retour, c’est une solution appropriée, puisque ces balais ont une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures. Il va de soi que cela convient moins aux applications qui fonctionnent en continu.
Étape 5 – Déterminer la classe de rendement
Un moteur assure la conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique. Le rendement entre l’énergie électrique et l’énergie mécanique reflète l’efficacité du moteur. Les moteurs automobiles, par exemple, ont un très mauvais rendement. Il faut y injecter beaucoup d’énergie pour obtenir une certaine quantité d’énergie mécanique. Les classes de rendement vont de IE1 à IE4, le chiffre le plus élevé correspondant au rendement le plus élevé.
Pour les applications dans lesquelles vous intégrez un nouveau moteur, vous ne pouvez plus utiliser des moteurs de classe de rendement IE1 et IE2. À partir de 2025, vous ne pourrez acheter que des moteurs IE4. Ces moteurs sont plus coûteux, mais le surcoût est amorti en deux ans maximum.
Étape 6 – La commande du moteur
Les étapes 1 à 5 concernent les caractéristiques du moteur lui-même. Mais comment le moteur doit-il être commandé ? Quel type d’interface le moteur doit-il avoir avec votre système ? Disposez-vous d’un système de commande et souhaitez-vous pouvoir l’allumer et l’éteindre à partir d’une sortie ? Ou souhaitez-vous pouvoir contrôler tous les statuts afin de surveiller en continu les performances du moteur ? Les possibilités sont alors très larges. Le sur-mesure joue ici un rôle important.
Dans ce contexte, le système d’alimentation joue également un rôle important. De quel système d’alimentation disposez-vous ? Le moteur peut-il être simplement raccordé au réseau électrique ? Ou s’agit-il d’un système alimenté par batterie ? Cela implique différentes exigences pour le moteur. Une tendance importante est l’intégration croissante des commandes directement dans le moteur. L’avantage est que l’ensemble est coordonné et compact. L’utilisateur n’a pas besoin d’acheter une armoire de commande séparée avec des câbles, ce qui réduit le risque de dysfonctionnements.
La sélection concerne plus que le seul moteur
Jusqu’à présent, nous avons surtout parlé du moteur et de sa commande. Mais cela ne s’arrête pas là. La plupart des moteurs ont une vitesse de rotation élevée et un faible couple. Pour la plupart des systèmes, c’est l’inverse qui est souhaité : un couple élevé et une faible vitesse de rotation. Comme sur un vélo ou dans une voiture, un système de transmission s’intercale, et il est courant qu’il soit fourni avec le moteur. Il en va de même pour le réducteur. Là aussi, vous retrouvez les mêmes choix. Selon l’application, vous évaluez également la solution la plus appropriée. La durée de vie et le niveau sonore sont ici importants. Vous élargissez le périmètre si vous intégrez aussi la transmission dans le processus de sélection. En effet, il ne sert à rien que le moteur dure des années si la transmission tombe en panne au bout d’un an. La sélection est ici également essentielle, car la technique d’entraînement est souvent fournie sans entretien et doit simplement fonctionner pendant plusieurs années.
ERIKS vous aide à choisir le bon moteur électrique
ERIKS agit en tant que représentant de plusieurs grands fabricants de moteurs électriques. Son assortiment comprend donc des moteurs conformes aux normes actuelles et offrant la qualité nécessaire pour être utilisés dans tout environnement de production. ERIKS effectue des calculs et dispose d’une expertise dans la programmation des systèmes d’entraînement. Cela lui permet de conseiller au mieux ses clients dans le choix du moteur le plus adapté à leur application. ERIKS réalise également ses propres solutions d’ingénierie complètes et les produit aussi. En l’impliquant tôt dans le processus de sélection ou de conception, vous développez avec ERIKS des solutions qui contribuent à réduire les coûts et à améliorer l’efficacité de la production.
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