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Non ; un moteur plus puissant tournant à la même vitesse n'augmente pas le débit d'une pompe centrifuge. La quantité d'eau refoulée par la pompe ne dépend pas de la puissance du moteur, mais du diamètre de la roue, de la vitesse de la pompe et de la résistance du réseau dans lequel circule l'eau. Le moteur fournit seulement la puissance demandée par la pompe ; le surplus reste inutilisé sur l'arbre. Si l'on veut vraiment plus de débit, c'est en général la pompe, la roue ou le réseau qu'il faut modifier ; le moteur se choisit ensuite en fonction du résultat de cette modification.
Le partage des rôles entre pompe et moteur
Un moteur asynchrone tourne à une vitesse fixée par la fréquence du réseau et le nombre de pôles. Un moteur 4 pôles tourne à environ 1450 tr/min, un moteur 2 pôles à environ 2900 tr/min. Quand la puissance du moteur augmente, cette vitesse ne change pas ; en charge, il glisse de quelques tours en moins, c'est tout.
La pompe, elle, fonctionne à cette vitesse fixe selon sa propre courbe. Le diamètre de la roue et la forme des aubes déterminent la pression qu'elle peut produire pour chaque débit à une vitesse donnée. La résistance du réseau (longueur et diamètre des tuyauteries, coudes, vannes, hauteur de refoulement) détermine où la pompe se situera sur cette courbe. Le point d'intersection de la courbe de pompe et de la courbe de réseau est le point de fonctionnement.
Dans ce schéma, le rôle du moteur est limité : fournir la puissance à l'arbre au point de fonctionnement. Si l'on monte un moteur de 11 kW sur une pompe qui demande 7,5 kW, la pompe absorbe toujours 7,5 kW ; le moteur fonctionne à charge partielle.
Qu'est-ce qui modifie réellement le débit ?
| Modification | Effet sur le débit | Conséquence pour le moteur |
|---|---|---|
| Moteur plus puissant à la même vitesse | Aucun changement | Le moteur fonctionne à charge partielle ; courant de démarrage et coût augmentent |
| Moins de pôles (vitesse plus élevée) | Augmente à peu près proportionnellement à la vitesse | La puissance nécessaire croît avec le cube de la vitesse ; la pompe peut ne pas supporter cette vitesse |
| Roue de plus grand diamètre | Augmente (si le corps de pompe le permet) | La puissance nécessaire augmente ; le moteur est recalculé |
| Réduire la résistance du réseau | Augmente | Le point se déplace à droite sur la courbe ; la puissance nécessaire augmente généralement |
| Ouvrir une vanne étranglée | Augmente | La puissance augmente de même ; si le moteur est à sa limite, le thermique peut déclencher |
Le tableau se résume ainsi : toute modification réelle qui augmente le débit charge davantage le moteur. Le bon ordre n'est donc pas « grossir le moteur pour augmenter le débit », mais « faire la modification qui augmente le débit, puis, si nécessaire, grossir le moteur en conséquence ».
Pourquoi changer la vitesse est-il risqué ?
Ce qui semble le moyen le plus rapide d'augmenter le débit, c'est de monter un moteur 2 pôles à la place d'un 4 pôles. La vitesse double alors à peu près. D'après les relations approximatives, le débit double, la hauteur est multipliée par quatre et la puissance à l'arbre par huit. Par exemple, une pompe absorbant 1,5 kW à 1450 tr/min demande en théorie environ 12 kW à 2900 tr/min.
Les conséquences pratiques sont les suivantes :
- La roue, les paliers et la garniture mécanique de la pompe peuvent ne pas être conçus pour cette vitesse ; la vitesse maximale autorisée par le fabricant de la pompe ne doit pas être dépassée.
- Les conditions d'aspiration se dégradent et le risque de cavitation augmente.
- Tuyauteries, vannes et équipements peuvent ne pas supporter une pression quatre fois plus élevée.
- Un moteur de même carcasse ne peut pas fournir cette puissance ; il faut un moteur et un socle bien plus grands.
Pour de petits ajustements, le variateur de fréquence est une voie plus maîtrisée, mais la limite de vitesse admise par la pompe reste valable. Nos séries triphasées conviennent au contrôle de vitesse par variateur de fréquence ; en fonctionnement prolongé à basse vitesse et à couple plein, une ventilation externe 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. Dépasser 50 Hz avec un variateur impose de vérifier séparément les limites du moteur et de la pompe.
Vérifications avant de changer le moteur
La plainte « la pompe ne refoule plus comme avant » ne concerne souvent pas le moteur. Avant de commander un nouveau moteur, faites ces vérifications :
- Sens de rotation : une pompe centrifuge tournant à l'envers refoule encore un peu d'eau, mais débit et pression chutent nettement. Si l'ordre des phases a changé, le sens aussi.
- Vitesse réelle du moteur : comparez-la à la vitesse nominale de la plaque. Une vitesse nettement inférieure signale une chute de tension ou une surcharge.
- Usure de la roue : avec une eau sableuse ou abrasive, la roue et les bagues d'usure s'usent ; à mesure que le jeu augmente, la pompe perd du débit par fuites internes.
- Côté aspiration : une crépine colmatée, une conduite d'aspiration qui prend l'air ou un niveau d'eau qui baisse réduisent le débit.
- Modifications du réseau : une nouvelle ligne, un filtre ou un point de refoulement plus haut peuvent avoir déplacé le point de fonctionnement.
- Courant absorbé par le moteur : si le courant est bien inférieur à la valeur de plaque, la pompe travaille à faible charge ; le problème n'est pas la puissance du moteur.
Si ces vérifications révèlent un problème côté pompe, la solution s'y trouve aussi. On ne change le moteur que s'il est réellement insuffisant, par exemple s'il fonctionne en permanence au courant de plaque et chauffe.
