Par Randy Barnett
C'est une croyance erronée parmi ceux qui sélectionnent et installent les moteurs. Choisir la dimension adaptée à un moteur pour une charge donnée permet d'entraîner les charges plus efficacement et de réaliser des économies d'énergie et d'argent. Les moteurs sont généralement au meilleur de leur efficacité lorsqu'ils sont chargés entre 90 et 95 %. Ce n'est pas parce qu'un moteur indique « 25 ch » sur sa plaque signalétique qu'il produit 25 chevaux-vapeur lorsqu'il fonctionne. Le moteur peut produire sensiblement moins en fonction des exigences de charge. Si le moteur fonctionne en permanence avec des exigences réduites en puissance, vous perdez de l'argent et devriez penser à le remplacer par un moteur correctement dimensionné.
En outre, les dimensions des conducteurs et les fusibles ou les disjoncteurs alimentant le moteur sont choisis en fonction du courant nominal du moteur à pleine charge, de la fréquence d'exploitation du moteur et d'autres facteurs. Installer des conducteurs et des disjoncteurs plus grands que nécessaire est une dépense inutile. Il est également important de réaliser que même avec une exigence faible en puissance, un moteur consomme toujours une quantité importante de courant. Par exemple, un moteur fonctionnant sans aucune charge consomme toujours près de 50 % de son courant nominal.
Remplacer par un moteur adapté à la tâche
Lorsque vous remplacez un moteur, il est important de choisir le moteur en fonction de la tâche à effectuer. En plus de choisir la tension, la phase (triphasé ou monophasé), la lettre de couple et la lettre d'identification, assurez-vous de sélectionner la puissance adaptée. Si le moteur a précédemment été remplacé, ou s'il fait fonctionner une pompe, un ventilateur ou tout autre équipement qui n'est pas dimensionné en tant que pièce du système complet par le fabricant, il est possible que vous ne sélectionniez pas la dimension du moteur adaptée. Prendre quelques mesures de base du courant et de la tension pour estimer vos besoins en puissance vous assurera un système plus efficace.
Ces informations sont précieuses lorsque vous réalisez une analyse énergétique. Si la charge du moteur varie autour ou sous les 90 % de sa pleine charge pour de longues périodes de temps, l'application peut avoir besoin d'un variateur de vitesse pour ainsi réaliser des économies significatives. Par exemple, si les exigences en puissance peuvent être réduites avec un variateur de vitesse pour réduire la vitesse du moteur à 90 % de sa vitesse nominale, alors la consommation d'énergie est réduite à 73 % de ce qui est consommé en fonctionnement à pleine vitesse. Voici une raison supplémentaire de connaître les exigences de charge de vos équipements !
Dans certains cas, le moteur peut être surchargé et consommer plus que son courant nominal. Que ce soit des roulements défectueux, un désalignement de l'arbre ou d'autres problèmes de maintenance, ou juste une charge excessive sur le moteur, un effet néfaste a assurément lieu : un excès de chaleur est produit dans les enroulements. La chaleur endommage l'isolation et reste la principale cause des pannes de moteur. Si le moteur est correctement dimensionné et installé, les surcharges font disjoncter le moteur généralement entre 115 et 125 % de sa valeur de courant de charge indiquée sur sa plaque signalétique, la chaleur produite jusque là réduit assurément la durée de vie du moteur.
Déterminer la puissance actuelle du moteur
Les valeurs de courant et de tension du moteur en fonctionnement doivent être mesurées et enregistrées régulièrement dans le cadre d'un programme de maintenance préventive. Utilisez cette formule pour estimer la puissance du moteur : Puissance en équivalent cheval-vapeur (ch) = tension x intensité x % EFF x facteur de puissance x 1,73/736. (Reportez-vous au diagramme ci-dessous pour plus de détails.)
Utilisez cette formule pour estimer la puissance du moteur
Puissance en équivalent cheval-vapeur (ch) = tension x intensité x % EFF x facteur de puissance x 1,73/736.
Où :
La tension est la moyenne des trois tensions mesurées : (A-B + A-C + B-C) / 3
L'intensité est le courant moyen des trois phases mesurées : (A+B+C) / 3
% EFF désigne l'efficacité du moteur spécifiée sur sa plaque signalétique.
Le facteur de puissance est le rapport entre la puissance véritable (kW) et la puissance apparente (kVA). En l'absence d'outils de mesure du facteur de puissance, il est d'usage de l'estimer à 0,85.
1,73 est une constante utilisée lors du calcul de puissance triphasé.
736 est la constante de conversion de watts en équivalent cheval-vapeur (7436 W = 1 ch).
Exemple : quel est l'équivalent cheval-vapeur d'un moteur de 25 ch fonctionnant à 472 volts et tirant une moyenne de 20 A par phase, sachant que la plaque signalétique du moteur indique une efficacité de 90 % ?
Puissance en équivalent cheval-vapeur (ch) = tension x intensité x % EFF x facteur de puissance x 1,73/736
= 472 V x 20 A x 0,90 x 0,85 x 1,73/736 = 17 ch
Le meilleur moyen d'estimer précisément la puissance en cheval-vapeur d'un moteur consiste à utiliser une pince multimètre numérique pour mesurer son courant et sa tension, puis à effectuer un simple calcul. Utilisez cette formule pour estimer la puissance du moteur. Puissance en équivalent cheval-vapeur (ch) = tension x intensité x % EFF x facteur de puissance x 1,73/736. Assurez-vous de respecter des méthodes de travail sûres appropriées à l'application spécifique. Grâce à la disponibilité des multimètres numériques à affichage distant, tels que la pince multimètre à affichage distant TRMS Fluke 381, les techniciens s'exposent moins aux tensions qui peuvent être mortelles et aux zones présentant un risque d'arc électrique.
Il est important d'utiliser une pince multimètre TRMS pour obtenir des mesures précises. Les courants de moteurs peuvent généralement être mesurés directement en façade sur un variateur fournissant un moteur associé, d'autres équipements nécessiteront l'utilisation d'un multimètre donnant des mesures précises en présence d'harmoniques et de distorsions de l'onde sinusoïdale.
Mesurer des charges autres que des moteurs
Vous aurez également besoin d'enregistrer les valeurs de fonctionnement de charges autres que des moteurs. Étant donné que la puissance n'est pas déterminée pour les charges autres que des moteurs, utilisez simplement la procédure décrite dans l'encadré « Utilisez cette formule pour estimer la puissance du moteur » pour mesurer et enregistrer la valeur actuelle de la charge. Ces charges peuvent être, par exemple, des motocompresseurs hermétiques réfrigérants, que l'on trouve dans les équipements HVAC, l'éclairage et des éléments de chauffage. Le courant de charge nominal sur les compresseurs hermétiques réfrigérants et les courants nominaux pour les autres types d'équipements doivent être comparés aux valeurs mesurées lorsque vous rencontrez des déclenchements du disjoncteur ou une surchauffe de l'équipement. Pour déterminer la dimension du disjoncteur et des conducteurs nécessaires pour alimenter la charge, reportez-vous au NEC®, aux instructions du constructeur, aux schémas et aux réglementations locales en vigueur, le cas échéant. Le NEC dispose de règles spécifiques pour différents types d'équipement, comme les moteurs et les équipements HVAC, les conducteurs et les disjoncteurs sont généralement dimensionnés à 125 % de la charge continue plus 100 % de la charge non continue.
Une « charge continue » est une charge où le courant doit rester à son maximum pendant trois heures ou plus. Un point important : lorsque vous dimensionnez les conducteurs et les disjoncteurs pour des moteurs, utilisez le tableau adapté du NEC pour l'intensité du moteur à pleine charge, et non pas la valeur mesurée précédemment ou les informations sur la plaque signalétique du moteur. La valeur mesurée précédemment vous aide à déterminer la dimension de la charge. Le dimensionnement des conducteurs et des disjoncteurs qui alimentent un moteur se base sur des tableaux de codes fournissant les valeurs de courant à pleine charge pour les moteurs selon les spécificités de phase, de tension et de puissance. Les valeurs indiquées par le fabricant et les valeurs mesurées sont utilisées pour des charges autres que des moteurs.
Par exemple, le moteur triphasé de 25 ch d'une pompe à eau froide doit fonctionner à pleine charge pendant trois heures ou plus. Les tableaux du NEC indiquent que le courant à pleine charge pour un moteur triphasé, 460 volts, 25 ch est de 34 ampères. Les conducteurs alimentant le moteur doivent donc être dimensionnés à 34 x 1,25 = 43 A (125 % de 34 ampères). Les tableaux de courant admissible du NEC sont utilisés pour déterminer la dimension réelle des conducteurs, selon le type d'isolation, les températures ambiantes et d'autres conditions. La dimension maximum des disjoncteurs ou des fusibles pour le moteur se base sur un autre tableau du NEC : le tableau 430.52. La valeur maximum de l'équipement de protection contre les surtensions peut varier entre 175 % et 250 % du courant à pleine charge. Consultez toujours le NEC ou un électricien qualifié pour connaître les dimensions exactes pour les câbles du moteur, les fusibles et les disjoncteurs, ainsi que les exigences de protection contre les surcharges pour les moteurs. Il en va de même pour les motocompresseurs hermétiques réfrigérants et les autres types d'équipements électriques.
Le but : une installation correctement dimensionnée et sûre qui fonctionne avec une efficacité maximale
Vous devez déterminer la puissance du moteur sur le terrain pour vérifier qu'un moteur de la bonne dimension a été utilisé. Si le moteur est surdimensionné, pensez à changer le moteur ou à installer un variateur de vitesse. Mesurer les valeurs de courant et de tension et les enregistrer régulièrement joue un rôle important pour la qualité du programme de maintenance préventive. Trouvez les dimensions des câbles et des disjoncteurs pour tout type de charge à l'aide du code national de l'électricité (NEC). Souvenez-vous que le but est d'obtenir une installation correctement dimensionnée et sûre qui fonctionne avec une efficacité maximale.