Choisir un moteur électrique à poulie pour un compresseur à piston

Dans les compresseurs à piston, le moteur est presque toujours relié au compresseur par courroies et poulies. Ce montage réduit la vitesse du moteur à la vitesse plus basse à laquelle le compresseur doit tourner et permet d'entraîner différentes têtes de compresseur avec le même moteur. Pourtant, l'entraînement par poulies soulève, dans le choix du moteur, des questions qui ne se posent pas avec un accouplement : comment le rapport de poulies s'accorde-t-il avec la vitesse du moteur, quelle charge la tension de courroie impose-t-elle au bout d'arbre, et comment protéger le moteur d'un compresseur qui s'arrête et redémarre souvent sur son pressostat ? Dans cet article, nous traitons ces questions dans l'ordre et présentons des exemples parmi les modèles en vente chez HEM Motor adaptés à l'entraînement des compresseurs.

Qu'attend un compresseur à piston du moteur ?

Contrairement au compresseur à vis, la charge d'un compresseur à piston n'est pas régulière. À chaque course du piston, la résistance à la compression augmente, puis elle diminue pendant l'aspiration ; l'arbre subit un couple pulsé. C'est pourquoi la poulie du compresseur est souvent conçue comme un volant lourd qui lisse ces fluctuations. Côté moteur, cela a deux conséquences. D'abord, au démarrage, le moteur doit aussi accélérer l'inertie du volant. Ensuite, à mesure que la pression du réservoir augmente, la puissance absorbée par le compresseur croît ; le moteur ne doit pas dépasser sa valeur de plaque, même à la pression de service la plus élevée.

La plupart des compresseurs d'atelier fonctionnent sur pressostat : lorsque le réservoir est plein, le moteur s'arrête ; lorsque la pression baisse, il redémarre. Cela représente de nombreux démarrages par heure. À chaque démarrage, le moteur absorbe plusieurs fois son courant nominal et le bobinage s'échauffe. Ainsi, pour choisir un moteur de compresseur, il faut s'intéresser non seulement à la puissance, mais aussi au nombre de démarrages par heure et au fait que le compresseur démarre à vide (sans charge) ou non. Les compresseurs équipés d'une soupape de décompression en tête de cylindre ne font pas démarrer le moteur contre la pression du réservoir ; un compresseur dont la soupape est défaillante, en revanche, force le moteur à chaque démarrage et le problème se reporte sur le moteur.

Rapport de poulies et vitesse du moteur

La vitesse du compresseur est égale à la vitesse nominale du moteur multipliée par le rapport des diamètres de poulies. Si la poulie du compresseur a un diamètre trois fois supérieur à celle du moteur, un moteur 4 pôles d'une vitesse nominale de 1460 tr/min fait tourner le compresseur à environ 487 tr/min. Le fabricant du compresseur fixe ce rapport selon la vitesse admissible de la tête et le débit d'air requis.

C'est pourquoi il faut conserver le nombre de pôles lors du remplacement. Par exemple, si un moteur 2 pôles est remplacé par un modèle 4 pôles de même puissance, le compresseur tournera à peu près à mi-vitesse tant que les poulies restent inchangées, et le débit chutera nettement. L'inverse est plus risqué : monter un moteur 2 pôles à la place d'un montage 4 pôles peut porter la tête du compresseur au-delà de sa vitesse admissible. Si l'on souhaite vraiment changer de vitesse, il faut recalculer le rapport de poulies et vérifier les limites du fabricant du compresseur.

• Notez la vitesse nominale et le nombre de pôles indiqués sur la plaque de l'ancien moteur.
• Relevez le diamètre des deux poulies et le type de courroie (nombre de gorges et profil).
• Trouvez la vitesse de tête indiquée sur la plaque ou dans le catalogue du compresseur ; validez le choix du moteur et des poulies par rapport à cette valeur.

Bout d'arbre, poulie et tension de courroie

Avec un accouplement, l'arbre du moteur transmet essentiellement du couple. Avec une courroie, en revanche, la tension de la courroie exerce une force radiale permanente sur le bout d'arbre, et cette force est reprise par le roulement avant. Plus la poulie est proche de l'extrémité de l'arbre et étroite, plus la charge sur le roulement est faible. Décaler la poulie vers l'extérieur sur l'arbre ou tendre la courroie plus que nécessaire sont des erreurs courantes qui réduisent la durée de vie des roulements.

• Ajustement du moyeu : le moyeu de la poulie moteur doit correspondre au diamètre d'arbre et à la dimension de clavette du nouveau moteur. Les dimensions de l'arbre dépendent de la carcasse ; vous trouverez les valeurs dans le catalogue technique et produits et dans les plans techniques 2D.
• Alignement : les poulies du moteur et du compresseur doivent être dans le même plan ; un mauvais alignement use la courroie sur le flanc et provoque du bruit.
• Système de tension : le moteur est généralement monté en forme B3 à pattes sur un rail tendeur ou une glissière. Si la hauteur d'axe IEC du nouveau moteur est identique à celle de l'ancien, les trous des pattes sont au même endroit et le rail existant peut être réutilisé.
• Carter de protection : la courroie et les poulies doivent être couvertes par un carter qui ne coupe pas l'air de refroidissement du moteur.

Mode de démarrage et couplage de tension

Sur les petits compresseurs, le démarrage direct est courant ; quand la puissance augmente, on préfère le démarrage étoile-triangle pour limiter le courant de démarrage. Ici, la tension de plaque du moteur est déterminante. Les modèles triphasés HEM Motor à partir de 4 kW portent la plaque 400/690 V (Δ/Y) ; sur un réseau 400 V, ils fonctionnent couplés en triangle et conviennent donc au démarrage étoile-triangle. Les modèles de 3 kW et moins portent la plaque 230/400 V (Δ/Y) ; sur un réseau 400 V, ils sont couplés en étoile et ne peuvent donc pas démarrer en étoile-triangle. Si votre armoire actuelle est en étoile-triangle, choisissez le moteur selon cette distinction.

Sur un compresseur fonctionnant sur pressostat, le disjoncteur moteur ou le relais thermique doit être réglé sur le courant de plaque du moteur. Nous avons expliqué en détail à quelle panne réagit chaque organe de protection dans notre article sur la protection des moteurs. Le local compresseur est généralement chaud et chargé de vapeurs d'huile ; assurez-vous que le ventilateur du moteur peut aspirer de l'air propre. La protection IP55 concerne la poussière et les projections d'eau, mais elle ne règle pas l'échauffement du moteur dans un local non ventilé et très chaud.

Modèles d'exemple

Les modèles ci-dessous ont été choisis dans la plage de puissance fréquente pour l'entraînement des compresseurs. Tous sont 4 pôles (1500 tr/min synchrones), avec protection IP55 et isolation classe F. La puissance réellement nécessaire à votre compresseur doit être décidée en examinant ensemble la valeur du fabricant du compresseur et la plaque du moteur existant.

La carcasse aluminium est facile à porter jusqu'au châssis du compresseur et à monter ; sur les sites soumis à de fortes vibrations et à des chocs, la carcasse fonte est une alternative plus rigide. Les informations générales sur les applications compresseur figurent sur notre page moteurs pour compresseurs.

Un exemple hypothétique de remplacement

Le déroulé suivant n'est pas une application client réelle, mais un exemple explicatif. Supposons que le moteur d'un compresseur à piston bi-étagé dans un atelier ait grillé. La plaque indique 5,5 kW, environ 1450 tr/min, 400/690 V et une carcasse 132S ; la poulie du compresseur est nettement plus grande que celle du moteur.

• Comme la puissance, le nombre de pôles et la carcasse restent les mêmes, le modèle candidat est le 132S-4 de 5,5 kW ; sa vitesse nominale est de 1460 tr/min et, le rapport de poulies restant inchangé, la vitesse du compresseur reste pratiquement la même.
• Si l'ancien moteur faisait souvent déclencher le relais thermique, on cherche d'abord la cause : soupape de décompression, clapet anti-retour qui fuit, courroie trop tendue ou local compresseur non ventilé. Passer à un moteur plus gros sans corriger le problème masque la cause profonde.
• Si l'armoire comporte un démarreur étoile-triangle, le modèle à plaque 400/690 V est directement compatible.
• Si l'ancienne poulie correspond au diamètre d'arbre et à la clavette du nouveau moteur, elle est réutilisée ; sinon, on prépare une nouvelle poulie de même diamètre et de même profil de gorge avec un moyeu adapté.

Informations à envoyer avec la commande

Pour déterminer du premier coup le bon moteur de compresseur, envoyez ensemble les informations suivantes :

• Une photo de la plaque du moteur existant (puissance, vitesse, tension, hauteur d'axe)
• Type de compresseur et pression de service, fonctionnement sur pressostat ou en continu
• Diamètres des poulies, profil de courroie et forme de montage (généralement B3 à pattes)
• Tension du réseau et mode de démarrage (direct, étoile-triangle, variateur)
• Conditions ambiantes du local compresseur (température, poussière, vapeurs d'huile)

Vous pouvez consulter les modèles adaptés et les prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques. Si vous avez la plaque de l'ancien moteur sous la main, envoyez une photo de la plaque et nous déterminerons ensemble le modèle adapté à votre transmission par poulies ; pour toute autre question, utilisez notre page de contact.