Dimensionnement de moteur électrique

Il choisit le moteur asynchrone triphasé d’une machine selon la charge, la transmission, le service type et l’altitude et la température du site. Il vérifie ensuite le démarrage : couple disponible, temps d’accélération, courant de démarrage et chute de tension au transformateur, en démarrage direct, étoile-triangle, par démarreur progressif ou variateur. Il sert à prédimensionner une machine neuve ou à remplacer un moteur en panne ou surdimensionné.

Calculez la puissance sur l’arbre de la machine, divisez-la par le rendement de la transmission, appliquez la marge de conception et les facteurs d’altitude et de température et choisissez la puissance normalisée immédiatement supérieure. Vérifiez ensuite que le couple de démarrage dépasse celui de la charge à toutes les vitesses et que le temps d’accélération est acceptable. Dans l’exemple, une pompe de 24,5 kW avec 10 % de marge demande 26,95 kW : le moteur est de 30 kW, 4 pôles, et travaille à 82 % de sa puissance nominale.

La puissance requise vient de la fiche technique de la machine (pompe, ventilateur, compresseur) à son point de fonctionnement le plus exigeant, ou de la mesure de la puissance électrique du moteur actuel multipliée par son rendement ; la puissance de plaque de l’ancien moteur ne convient pas, car il peut être surdimensionné. Le courant de démarrage, le couple de démarrage et le couple maximal figurent dans le catalogue du fabricant, à la ligne du moteur choisi. S’ils sont laissés à 0, le calculateur utilise des valeurs typiques de moteurs IE3, catégorie N.

En dessous d’environ 50 % de charge, le rendement et surtout le facteur de puissance baissent, tandis que le courant de démarrage et le coût du moteur et de l’installation augmentent. Un moteur bien choisi travaille entre 75 % et 100 % de sa puissance nominale, comme dans l’exemple, à 82 %, avec un rendement de 93,6 % et un facteur de puissance de 0,82. N’ajoutez pas votre propre marge si la puissance de la machine inclut déjà celle du fabricant.

Les valeurs de plaque sont valables jusqu’à 1000 m d’altitude et 40 °C de température ambiante, selon l’IEC 60034-1. Au-delà, l’air refroidit moins et le moteur doit travailler avec moins de charge : le calculateur réduit d’environ 1 % par tranche de 100 m au-dessus de 1000 m et applique le facteur du catalogue au-dessus de 40 °C. Utilisez la température maximale à l’endroit où se trouve le moteur, qui peut être nettement supérieure à la température extérieure.

L’étoile-triangle et le démarreur progressif réduisent le courant de démarrage, mais aussi le couple ; ils conviennent aux pompes et ventilateurs, qui demandent peu de couple au départ. Pour les charges qui démarrent avec un couple élevé, comme les convoyeurs et les broyeurs, ou qui ont besoin de varier la vitesse, le variateur est la solution. Dans l’exemple, le démarrage direct demande 392 A (7,2 fois le nominal) pendant 0,4 s et ne fait baisser la tension que de 1,5 % au transformateur de 1000 kVA.

C’est un prédimensionnement avec des valeurs typiques de catalogue : rendement, facteur de puissance, couples, courant de démarrage et inertie varient selon les fabricants, et le temps rotor bloqué (environ 10 s pour les moteurs jusqu’à 37 kW) doit être confirmé dans le catalogue. Les câbles et les protections du circuit doivent être calculés par un installateur qualifié ou un ingénieur.