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Un temps de démarrage long sur un grand ventilateur n'indique généralement pas que le moteur est trop petit, mais que l'inertie de la roue est importante. La vraie question est de savoir si le bobinage et la protection du moteur supportent le courant élevé absorbé pendant ce temps. La bonne solution consiste à évaluer ensemble l'inertie de la roue, la capacité de démarrage du moteur et le mode de démarrage. Cet article explique de quoi dépend le temps de démarrage, ce que chaque mode de démarrage signifie pour un ventilateur et ce qu'il faut examiner lors du choix du moteur.
De quoi dépend le temps de démarrage ?
Pour qu'un moteur accélère un ventilateur, le couple qu'il produit doit dépasser le couple demandé par le ventilateur à cette vitesse. La différence s'appelle le couple d'accélération. Le temps de démarrage est donné approximativement par la relation : temps ≈ inertie totale × vitesse angulaire / couple d'accélération moyen. Trois conclusions en découlent :
- Plus l'inertie est grande, plus le temps est long : sur les roues lourdes et de grand diamètre, l'inertie augmente à peu près avec le carré du diamètre. Une roue légèrement plus grande peut allonger nettement le démarrage.
- Plus le couple d'accélération est faible, plus le temps est long : si le mode de démarrage réduit le couple moteur, ou si le ventilateur démarre chargé registre ouvert, le couple d'accélération diminue.
- Plus la vitesse est élevée, plus le temps est long : amener la même roue à une vitesse plus haute demande davantage d'énergie.
L'avantage d'une charge de ventilateur est que son besoin de couple est très faible à basse vitesse ; le couple du ventilateur croît à peu près avec le carré de la vitesse. Les ventilateurs ne demandent donc pas un fort couple de démarrage comme les machines à démarrage lourd, mais ils demandent du temps. Le problème est moins le couple que la chaleur qui s'accumule dans le bobinage pendant ce temps.
Comment un démarrage long sollicite-t-il le moteur ?
En démarrage direct, le moteur asynchrone absorbe plusieurs fois son courant nominal. Ce courant produit rapidement de la chaleur dans le bobinage et surtout dans les barres du rotor. La durée pendant laquelle le moteur peut le supporter dépend de sa capacité thermique et s'obtient auprès du fabricant du moteur. Si le temps de démarrage s'approche de cette limite, trois problèmes apparaissent :
- La protection déclenche : le relais thermique ou le disjoncteur moteur interprète le courant élevé prolongé comme une surcharge et coupe le circuit avant que le moteur n'atteigne sa vitesse. Le réglage de la protection et sa classe de déclenchement (p. ex. Class 10, 20, 30) doivent être adaptés au temps de démarrage ; pour le détail, consultez notre article sur la protection du moteur.
- Le bobinage vieillit : chaque démarrage long impose une contrainte thermique à l'isolation. S'il y a plusieurs démarrages par jour, cette contrainte s'accumule.
- Le réseau est sollicité : un courant élevé prolongé provoque des chutes de tension dans le transformateur et les câbles ; quand la tension baisse, le couple moteur baisse aussi et le démarrage s'allonge encore.
C'est pourquoi, sur les grands ventilateurs, le moteur se choisit non seulement d'après la puissance de service mais aussi d'après la condition de démarrage. Indiquer à la commande la valeur d'inertie du ventilateur (J, en kgm² ; elle figure dans la fiche technique du fabricant) et le mode de démarrage prévu permet d'évaluer si le moteur peut assumer ce démarrage.
Que signifient les modes de démarrage pour un ventilateur ?
| Mode | Courant de démarrage | Couple moteur | Évaluation pour un ventilateur |
|---|---|---|---|
| Démarrage direct | Le plus élevé | Couple de démarrage complet | Démarrage le plus court ; la solution la plus simple si le réseau et la protection le permettent. Aux fortes puissances, la chute de tension est le facteur limitant. |
| Étoile-triangle | Environ un tiers | Environ un tiers | Souvent suffisant, car le couple du ventilateur est faible à basse vitesse. La commutation doit se faire quand le moteur approche de sa vitesse nominale ; une commutation trop précoce crée un pic de courant. |
| Démarreur progressif | Limité de façon réglable | Baisse avec le carré de la tension | Réduit le courant mais allonge le temps ; le moteur chauffe plus longtemps au démarrage. La limite de courant doit être réglée selon l'inertie du ventilateur. |
| Variateur de fréquence | Proche du courant nominal | Élevé même à basse vitesse | Le démarrage le plus doux sur les ventilateurs à forte inertie ; le courant reste bas en allongeant la rampe. Il permet aussi de régler le débit en service. |
Pour l'étoile-triangle, la plaque du moteur est déterminante. Les modèles triphasés HEM Motor de 4 kW et plus sont marqués 400/690 V (Δ/Y) ; sur un réseau 400 V, ils fonctionnent en triangle et conviennent au démarrage étoile-triangle. Si un variateur de fréquence est utilisé, l'indication générale du site s'applique : nos séries triphasées conviennent à la variation de vitesse par variateur de fréquence ; en fonctionnement prolongé à basse vitesse et à plein couple, 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.
Mesures côté ventilateur qui raccourcissent le démarrage
Avant de changer de moteur ou de mode de démarrage, certaines mesures sont possibles côté ventilateur :
- Démarrage registre fermé : sur les ventilateurs centrifuges, la puissance absorbée baisse nettement avec le registre d'aspiration fermé. Garder le registre fermé pendant le démarrage augmente le couple d'accélération et raccourcit le temps. Vérifiez que la commande du registre fonctionne réellement.
- Empêchez la rotation inverse : sur les ventilateurs raccordés à une cheminée, un ventilateur à l'arrêt peut tourner à l'envers sous l'effet du tirage naturel. Arrêter d'abord une roue qui tourne à l'envers puis l'accélérer allonge le démarrage et sollicite le moteur.
- Gardez la roue propre : la poussière et les dépôts sur la roue augmentent l'inertie et créent un balourd.
- Limitez le nombre de démarrages : sur les ventilateurs à forte inertie, des démarrages successifs échauffent le bobinage sans lui laisser le temps de refroidir. Demandez au fabricant du moteur le nombre de démarrages autorisés par heure.
