Acheter un moteur électrique : les erreurs qui mènent à une mauvaise commande

Une commande de moteur erronée se révèle le plus souvent lorsque le moteur est déchargé à l'atelier : les trous de la bride ne coïncident pas avec ceux de la machine, l'arbre est trop gros pour l'accouplement, ou le moteur tourne mais le démarreur étoile-triangle de l'armoire électrique est inutilisable. Dans presque aucun de ces cas le moteur n'est défectueux. Ce qui manque, ce sont les informations transmises lors de la commande.

Dans cet article, nous passons en revue les erreurs de commande que nous rencontrons le plus souvent sur le terrain : pourquoi elles surviennent, à quel symptôme on les reconnaît et comment les détecter avant de commander.

Pourquoi indiquer seulement les kW ne suffit-il pas ?

« Il me faut un moteur de 7,5 kW » est une description incomplète, car une même puissance correspond à des couples très différents selon la vitesse. Le couple à l'arbre se calcule approximativement par 9550 × kW / vitesse (tr/min). Un moteur de 5,5 kW fournit environ 35 Nm à 1500 tr/min, alors que la même puissance correspond à environ 52 Nm à 1000 tr/min. Si le rapport de poulies ou le réducteur a été calculé en fonction de cette différence, un moteur à la mauvaise vitesse fera soit tourner la machine trop vite, soit ne pourra pas entraîner la charge.

La vitesse est déterminée par le nombre de pôles. Sur un réseau 50 Hz, un moteur 2 pôles tourne à environ 3000 tr/min, un 4 pôles à environ 1500, un 6 pôles à environ 1000 et un 8 pôles à environ 750 tr/min. Sur la plaque signalétique, vous verrez une valeur légèrement inférieure à ce chiffre rond ; par nature, la vitesse en charge d'un moteur asynchrone reste en deçà de la vitesse de synchronisme. Un moteur dont la plaque indique une valeur légèrement inférieure à 1500 est un 4 pôles.

Ligne de tension : 230/400 V et 400/690 V, ce n'est pas la même chose

La double tension inscrite sur la plaque du moteur indique la tension de service du bobinage en couplage étoile et en couplage triangle. Sur un réseau 400 V, un moteur marqué 230/400 V fonctionne couplé en étoile, tandis qu'un moteur marqué 400/690 V fonctionne couplé en triangle.

La différence apparaît ici : en démarrage étoile-triangle, le moteur démarre d'abord en étoile, puis continue de fonctionner en triangle. Cette méthode n'est possible que si le moteur est bobiné pour fonctionner en triangle sous 400 V, c'est-à-dire s'il est en 400/690 V. Si un moteur 230/400 V est livré dans une installation dont l'armoire électrique est conçue pour l'étoile-triangle, le moteur est en parfait état, mais il ne peut pas démarrer correctement avec l'armoire existante. En règle générale, les petites puissances sont livrées avec un bobinage 230/400 V et les grandes puissances en 400/690 V ; l'information exacte figure toujours sur la plaque. Nous avons détaillé le câblage dans notre article sur le schéma de couplage étoile-triangle.

Si le moteur ne s'adapte pas à la machine : forme de montage, bride et arbre

Même si la puissance et la vitesse sont correctes, la liaison mécanique du moteur à la machine est une question à part. Les montages à pattes (B3), à grande bride (B5), à petite bride (B14) et pattes-bride combinés (B35, B34) sont différentes façons de fixer un même moteur électrique ; pour les moteurs fonctionnant à la verticale, des positions comme V1 ou V5 entrent en jeu.

Le duo le plus souvent confondu est B5 et B14. Les deux sont à bride, mais en B5 les trous de la bride sont lisses et le boulon traverse la bride ; en B14 les trous sont taraudés et le diamètre de bride est plus petit. Pour les moteurs accouplés directement à un réducteur ou à une pompe, cette différence signifie que le montage est tout simplement impossible. Nous avons examiné le sujet séparément dans notre comparatif B5 et B14.

Le diamètre de l'arbre et la dimension de la clavette dépendent de la hauteur d'axe IEC. Le numéro de carcasse indique d'ailleurs la hauteur de l'axe de l'arbre par rapport au sol (en mm) : l'axe d'un moteur de carcasse 132 se trouve à 132 mm au-dessus de la base. Lors du remplacement d'un ancien moteur, connaître la taille de carcasse permet de savoir d'emblée si les trous des pattes et la dimension de l'arbre correspondront. Vous trouverez l'ensemble des options de montage sur la page des types de montage.

Ne pas décrire l'environnement de fonctionnement

Les moteurs triphasés standard sont conçus sur la base d'un indice de protection IP55, d'une classe d'isolation F et d'une température ambiante comprise entre −15 °C et +40 °C. Si le lieu d'installation se situe au-dessus de 1000 m ou si la température ambiante dépasse 40 °C, le moteur ne peut pas fournir la même puissance avec la même sécurité : on choisit alors la puissance supérieure, ou la commande est adaptée en conséquence.

Il en va de même pour l'indice de protection. Une ligne agroalimentaire lavée à l'eau sous pression, une installation de concassage exposée en permanence à la poussière ou une station de pompage en bord de mer imposent d'évaluer séparément si l'IP55 sera suffisant. Des options comme l'IP56 et l'IP65 ainsi que la classe d'isolation H sont prévues pour ces cas. L'article sur le choix de la classe d'isolation et de la carcasse pour les environnements chauds et poussiéreux donne davantage de détails.

Si le moteur fonctionne sur variateur, dites-le dès le départ

Les moteurs triphasés se prêtent à la régulation de vitesse par variateur de fréquence (onduleur), mais le savoir au moment de la commande modifie plusieurs décisions :

• Le moteur est refroidi par son propre ventilateur monté sur l'arbre. S'il doit fonctionner longtemps à basse vitesse avec le couple nominal, ce ventilateur peut devenir insuffisant et une ventilation forcée (externe) peut être nécessaire.
• Si le câble entre le variateur et le moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus doit être envisagé.
• Sur les grandes carcasses, des roulements isolés ou une mise à la terre de l'arbre peuvent être nécessaires contre les courants de palier.

Les charges à couple variable comme les pompes et les ventilateurs et les charges à couple constant comme les convoyeurs se comportent très différemment sur variateur. Nous avons expliqué cette distinction dans l'article sur le couple constant et le couple variable.

Évaluer la classe de rendement en même temps que le prix

IE3, IE4 et IE5 sont les niveaux de rendement de la norme IEC 60034-30-1. L'écart paraît faible à première vue : pour un moteur de 7,5 kW 4 pôles, le rendement minimal est de 90,4 % en IE3, 92,6 % en IE4 et 94,0 % en IE5. Pourtant, ces pourcentages se traduisent dans l'électricité consommée par le moteur tout au long de sa vie. Pour une pompe de secours qui fonctionne quelques centaines d'heures par an, l'IE3 suffit le plus souvent ; pour un moteur de ventilateur ou de compresseur tournant en trois-huit, le surcoût d'une classe supérieure peut être rapidement amorti selon les heures de fonctionnement et le prix de l'électricité. Décider uniquement sur le prix affiché laisse ce calcul de côté.

Les petits détails qui passent inaperçus

Certaines informations n'affectent pas le fonctionnement du moteur, mais compliquent le montage ou la mise en service :

• Orientation de la boîte à bornes : le câble arrivera-t-il par la droite ou par la gauche par rapport à l'armoire électrique ? Sur un châssis étroit, une boîte à bornes orientée du mauvais côté oblige à plier le câble. Les détails figurent dans l'article sur l'orientation de la boîte à bornes.
• Sonde de température du bobinage : si le plan de protection prévoit des PTC ou des PT100, il faut les demander avec le moteur ; les ajouter après coup n'est pas pratique.
• Matériau de la carcasse : pour les charges avec vibrations et chocs, la carcasse en fonte est privilégiée ; la carcasse en aluminium est proposée en alternative sur certaines petites puissances.

Rassembler les informations disponibles avant de commander

Si vous remplacez un moteur existant, la source la plus fiable est la plaque signalétique de l'ancien moteur. Une photo lisible de la plaque donne en une seule fois l'essentiel des informations : puissance, vitesse, tension, fréquence, carcasse et montage. Si vous cherchez un équivalent pour remplacer un moteur d'une autre marque, notre article sur le choix d'un moteur équivalent indique quelles cotes doivent impérativement correspondre.

Si vous choisissez un moteur pour une machine neuve, il faut commencer par définir le besoin ; pour cela, vous pouvez utiliser le guide de sélection pas à pas. Dans les deux cas, indiquer par écrit les informations suivantes dans la commande élimine en grande partie le risque de mauvaise livraison : puissance, vitesse ou nombre de pôles, tension et fréquence, forme de montage, taille de carcasse ou dimension de l'arbre, classe de rendement, environnement de fonctionnement et fonctionnement éventuel sur variateur.

Conclusion

Une mauvaise commande de moteur ne naît généralement pas d'une grosse erreur, mais d'un petit détail omis parce que « c'est standard de toute façon ». Si la vitesse, la tension de plaque, la forme de montage et l'environnement de fonctionnement sont clarifiés au moment de la commande, le moteur s'adapte à la machine du premier coup. Vous pouvez consulter les options de moteurs triphasés sur la page moteurs électriques triphasés et, si vous nous envoyez une photo de la plaque de votre ancien moteur, nous pourrons déterminer ensemble l'équivalent adapté.

Questions fréquentes

Que faire si la plaque de l'ancien moteur est illisible ?

Mesurez le diamètre de l'arbre, la hauteur de l'axe de l'arbre par rapport à la base, l'entraxe des trous des pattes et, le cas échéant, le diamètre de la bride et la disposition de ses trous. La hauteur d'axe donne la taille de carcasse ; avec ces cotes et la vitesse de fonctionnement de la machine, le moteur équivalent peut être en grande partie déterminé. Si vous avez un doute sur la puissance, mesurer le courant absorbé par la machine peut aussi vous orienter.

Que se passe-t-il si j'installe un moteur de même puissance mais de vitesse différente ?

La vitesse de la machine et le couple fourni par le moteur changent. Un moteur plus rapide accélère la machine et fournit moins de couple ; un moteur plus lent la ralentit. Il est possible de compenser par des poulies ou un réducteur, mais cela impose de recalculer la transmission.

Peut-on utiliser un moteur marqué 230/400 V sur un réseau 400 V ?

Oui, le moteur fonctionne couplé en étoile. En revanche, ce moteur ne peut pas être démarré en étoile-triangle ; il faut utiliser un démarrage direct, un démarreur progressif ou un variateur.

Un moteur IP55 peut-il être utilisé en extérieur ?

L'IP55 protège contre la poussière et les jets d'eau venant de toutes les directions, et suffit dans de nombreuses applications en extérieur. Si le moteur est directement exposé à la pluie, au soleil ou au lavage sous pression, le mode d'installation et un indice de protection plus élevé doivent être évalués séparément.