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Pour choisir le moteur d'un aspirateur de dépoussiérage, beaucoup considèrent le filtre encrassé comme le cas le plus défavorable. Pour les ventilateurs radiaux, c'est l'inverse : quand le filtre est propre ou qu'une manche se déchire, la résistance du réseau baisse, le débit augmente et le moteur absorbe sa puissance maximale. Le moteur se choisit donc pour l'état le plus propre du filtre, et le mode de démarrage pour la forte inertie de la roue. Cet article explique comment la résistance du filtre déplace le point de fonctionnement et ce qui sollicite le moteur au démarrage.
Comment la résistance du filtre modifie-t-elle le point de fonctionnement du ventilateur ?
La résistance totale d'une installation de dépoussiérage comprend les pertes des hottes et des gaines, celle du cyclone s'il y en a un, et la perte de charge du filtre. Parmi elles, seule la perte du filtre varie en permanence en exploitation. Des manches ou cartouches neuves ou fraîchement nettoyées présentent une faible résistance ; à mesure qu'un gâteau de poussière s'y forme, la résistance augmente. Le décolmatage par secouage ou par impulsions d'air (pulse-jet) réduit en partie le gâteau et le cycle recommence.
À chaque instant, le ventilateur fonctionne au point où sa courbe croise celle du réseau. Quand la résistance augmente, la courbe du réseau se redresse et l'intersection se déplace vers un débit plus faible. Quand la résistance diminue, le point se déplace vers la droite, vers un débit plus élevé.
| État du filtre | Résistance du réseau | Débit | Charge moteur (ventilateur radial) |
|---|---|---|---|
| Neuf ou fraîchement nettoyé | Minimale | Maximal | Maximale |
| Exploitation normale (gâteau formé) | Valeur de conception | Débit de conception | Valeur de conception |
| Nettoyage en retard, très encrassé | Élevée | Faible | Plus faible |
| Manche déchirée ou porte ouverte | Très faible | Très élevé | Risque de surcharge |
Un filtre encrassé affaiblit l'aspiration et provoque des fuites à la source de poussière ; c'est un problème de procédé, pas de moteur. Ce qui sollicite le moteur, ce sont les première et dernière lignes du tableau.
La puissance du moteur se choisit pour l'état le plus propre du filtre
Le fabricant du ventilateur donne une puissance à l'arbre pour le point de conception. Ce point est cependant souvent calculé pour un encrassement moyen du filtre. Lors du choix du moteur, regardez deux autres points sur la courbe du ventilateur :
- Point filtre propre : le point où la courbe du réseau calculée avec la perte de charge du filtre propre croise la courbe du ventilateur. Le moteur doit couvrir la puissance à l'arbre en ce point.
- Plafond selon le type de roue : avec une roue à aubes inclinées vers l'arrière, la courbe de puissance passe par un maximum ; si le moteur est choisi au-dessus de cette valeur, aucune surcharge ne survient quel que soit le débit. Avec les roues à aubes radiales ou inclinées vers l'avant, la puissance continue d'augmenter avec le débit ; sur ces ventilateurs, un registre de réglage ou une limitation de débit à l'aspiration est indispensable.
La concentration en poussière intervient aussi. Plus l'air est chargé, plus la puissance absorbée par le ventilateur augmente légèrement ; pour les réseaux très chargés, le fabricant du ventilateur fournit une correction. Si le ventilateur est placé après le filtre (côté air propre), peu de poussière atteint la roue ; sur les ventilateurs placés avant le filtre, puissance et usure sont plus élevées.
Température et masse volumique de l'air
La puissance absorbée par un ventilateur est proportionnelle à la masse volumique de l'air véhiculé. Un ventilateur choisi pour de l'air de procédé chaud, mis en marche pour la première fois en hiver avec de l'air froid, véhicule un air plus dense et absorbe plus que la puissance calculée. Par exemple, un réseau calculé pour de l'air à 80 °C peut demander environ 29 % de puissance en plus lorsqu'il fonctionne avec de l'air à 0 °C. Dans ces installations, le moteur se choisit pour la condition de fonctionnement à froid, ou le registre est fermé partiellement lors du démarrage à froid.
Charge au démarrage : roue lourde et accélération longue
Les roues des ventilateurs de dépoussiérage sont réalisées en tôle épaisse pour résister à l'usure et ont un grand diamètre. Leur moment d'inertie est bien supérieur à celui du rotor du moteur. Au démarrage, le moteur doit non seulement mettre l'air en mouvement, mais aussi amener cette masse de l'arrêt à la vitesse nominale. Il en résulte un temps d'accélération qui peut aller de quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes.
- Temps d'accélération : plus l'inertie totale est grande et plus l'écart entre couple moteur et couple ventilateur est faible, plus le temps est long. Pendant cette période, le moteur absorbe plusieurs fois son courant nominal et le bobinage s'échauffe rapidement.
- Démarrage registre fermé : un ventilateur radial absorbe le moins de puissance registre fermé. Fermer le registre d'aspiration au démarrage réduit le couple résistant et raccourcit l'accélération.
- Démarrage étoile-triangle : en étoile, le couple moteur tombe à environ un tiers. Si un ventilateur à roue lourde n'accélère pas assez en étoile, le passage en triangle provoque une forte pointe de courant. Cette méthode ne convient que si le registre est fermé et que le ventilateur peut approcher la vitesse nominale en étoile.
- Démarreur progressif et variateur : ils peuvent être réglés pour un temps d'accélération long ; avec un variateur, le courant de démarrage est aussi limité. Nos séries triphasées conviennent à la régulation de vitesse par variateur de fréquence ; pour un fonctionnement prolongé à basse vitesse à couple nominal, une ventilation forcée peut être nécessaire et, si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; ces conditions sont précisées à la commande.
- Réglage de la protection : si la classe de déclenchement du relais thermique n'est pas adaptée à un démarrage long, le moteur est coupé avant la fin de l'accélération. Les classes de déclenchement sont expliquées dans l'article sur le choix de la protection moteur.
Le moment d'inertie du ventilateur et de la roue figure dans les données du fabricant du ventilateur. Si vous indiquez cette valeur et le mode de démarrage à la commande, le démarrage peut être évalué du point de vue du moteur. Pour comparer les couples nominaux, consultez l'article du tableau des couples.
