Choisir un moteur électrique 1500 ou 3000 tr/min pour une pompe centrifuge d'irrigation

Lorsque le moteur d'une pompe centrifuge tombe en panne en pleine saison d'irrigation, la première question est généralement « combien de kW et quelle vitesse ? ». La puissance est inscrite sur la plaque, mais la vitesse prête souvent à confusion : certains agriculteurs pensent qu'un moteur plus rapide pompera plus d'eau, d'autres essaient d'accoupler un moteur d'une autre vitesse qu'ils ont sous la main. Dans une pompe centrifuge, la vitesse est une valeur liée à la conception de la pompe et ne se change pas à volonté. Dans cet article, nous examinons la différence entre les moteurs de 1500 et 3000 tr/min du point de vue de la pompe d'irrigation et expliquons, étape par étape, quelles informations réunir avant de décider.

Pourquoi la vitesse de la pompe est-elle fixée par la roue et non par le moteur ?

La roue d'une pompe centrifuge est calculée pour fournir un débit et une hauteur donnés à une vitesse de rotation donnée. La vitesse indiquée dans le catalogue du fabricant de la pompe ou sur sa plaque n'est donc pas une suggestion, mais le point de fonctionnement sur lequel repose la courbe. Le choix du moteur consiste à trouver le moteur dont la vitesse synchrone est la plus proche de celle demandée par la pompe : un moteur 2 pôles (3000 tr/min synchrones) pour une pompe marquée environ 2900 tr/min, et un moteur 4 pôles (1500 tr/min synchrones) pour une pompe marquée environ 1450 tr/min.

L'effet d'un changement de vitesse n'est pas linéaire. Selon les lois de similitude des pompes, le débit augmente proportionnellement à la vitesse, la hauteur avec le carré de la vitesse et la puissance absorbée par la pompe avec le cube de la vitesse. En gros, faire tourner à 2900 tr/min une pompe conçue pour 1450 tr/min revient à tenter de multiplier la hauteur par quatre et la puissance par huit. Un tel moteur soit déclenche en surintensité dès les premières minutes, soit soumet le corps de pompe, la garniture et la tuyauterie à des contraintes très supérieures à leurs limites de conception. À l'inverse, accoupler un moteur de 1500 tr/min à une pompe de 3000 tr/min donne une pression trop faible pour amener l'eau jusqu'à la parcelle.

Différences entre moteurs de 1500 et 3000 tr/min sur un site d'irrigation

Une fois la vitesse fixée par la pompe, savoir ce que chaque option apporte sur le terrain est également utile pour les projets neufs où la pompe n'est pas encore choisie. La comparaison ci-dessous décrit des tendances générales ; les valeurs du fabricant de la pompe priment toujours.

Sur les pompes d'irrigation qui aspirent dans un canal, un étang ou une réserve ouverte, la hauteur d'aspiration et le sable contenu dans l'eau orientent souvent la décision vers 1500 tr/min. Sur les pompes compactes qui alimentent en eau propre des réseaux de goutte-à-goutte et d'aspersion à haute pression, 3000 tr/min est courant. La décision se prend avec le choix de la pompe ; le moteur est la conséquence de cette décision.

La vitesse lue sur la plaque du moteur et la compatibilité avec la pompe

La vitesse synchrone et la vitesse nominale de la plaque ne sont pas identiques. En charge, un moteur asynchrone tourne légèrement en dessous de la vitesse synchrone ; ce glissement est naturel. La plaque du modèle fonte 11 kW 4 pôles de HEM Motor indique 1465 tr/min, et celle du modèle 11 kW 2 pôles 2945 tr/min. Les valeurs de 1450 ou 2900 tr/min du catalogue de la pompe désignent elles aussi ces vitesses nominales ; de petits écarts ne signifient donc pas une incompatibilité.

Pour déterminer la puissance, ce sont la puissance moteur donnée par le fabricant de la pompe et la valeur de la plaque du moteur existant qui comptent. Sur la courbe de la pompe, la puissance absorbée augmente lorsque le point de fonctionnement se déplace vers la droite (par exemple lors du premier remplissage avec la conduite vide, ou avec une vanne grande ouverte). Les fabricants de pompes en tiennent compte lorsqu'ils indiquent la puissance du moteur ; se contenter sur le terrain d'un moteur plus petit peut faire déclencher le relais thermique lors des jours les plus chauds de la saison. Pour un ancien moteur dont la plaque est illisible, il est plus sûr de partir du modèle de pompe et du diamètre de roue indiqués sur la plaque de la pompe que de faire des suppositions.

Montage et accouplement : pompe monobloc ou pompe sur châssis séparé ?

Les pompes d'irrigation s'installent selon deux dispositions de base. Dans la disposition sur châssis séparé (accouplée), la pompe et le moteur reposent sur un châssis commun avec un accouplement élastique entre eux ; le moteur est monté à pattes (B3). Dans cette disposition, la hauteur d'axe et l'entraxe des trous de pattes sont déterminants lors du remplacement du moteur ; si la hauteur d'axe IEC reste la même, le remplacement est attendu sans modifier le châssis. Dans la disposition monobloc, le corps de pompe repose directement sur la bride du moteur et la roue est souvent montée sur l'arbre du moteur. Ici, la taille de bride et le bout d'arbre doivent correspondre exactement à la pompe ; il ne faut pas supposer qu'un moteur standard s'adapte directement à toute pompe monobloc.

La carcasse IEC des modèles 2 et 4 pôles de même puissance est tantôt identique, tantôt différente. À 11 kW, les deux modèles sont en carcasse 160M ; à 18,5 kW, le modèle 2 pôles est en 160L et le modèle 4 pôles en 180M. Même lorsque le code de carcasse est identique, il ne faut pas considérer que les dimensions d'arbre et de roulements le sont ; vérifiez-les dans les plans techniques 2D par carcasse. Les formes de montage sont proposées selon la carcasse et la taille de bride est confirmée à la commande ; les détails figurent dans la question sur les formes de montage.

Modèles d'exemple : deux vitesses à 11 et 18,5 kW

Pour deux puissances fréquentes en irrigation des parcelles, les modèles HEM Motor à carcasse fonte sont les suivants. Tous les modèles ont une protection IP55, une isolation classe F et une alimentation 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz ; sur un réseau 400 V, ils se couplent en triangle.

• 160M-4 : 11 kW (15 HP), 4 pôles, 1465 tr/min, IEC 160M, 20,4 A sous 400 V, couple nominal 71,7 Nm. Pour les pompes à roue 1450 tr/min aspirant dans un canal.
• 160M1-2 : 11 kW (15 HP), 2 pôles, 2945 tr/min, IEC 160M, 19,6 A sous 400 V, couple nominal 35,7 Nm. Pour les pompes de réseau sous pression à roue 2900 tr/min travaillant en eau propre.
• 180M-4 : 18,5 kW (25 HP), 4 pôles, 1470 tr/min, IEC 180M, 33,5 A sous 400 V, couple nominal 120,2 Nm.
• 160L-2 : 18,5 kW (25 HP), 2 pôles, 2940 tr/min, IEC 160L, 32,5 A sous 400 V, couple nominal 60,1 Nm.

Notez qu'à puissance égale les courants sont proches, tandis que le couple varie environ du simple au double. Cette différence explique pourquoi un moteur 4 pôles peut nécessiter une carcasse plus grande. Les informations générales sur les moteurs de pompe se trouvent sur la page moteurs électriques pour pompes, et les applications agricoles sur la page moteurs pour machines agricoles.

Exemple hypothétique : le moteur d'une pompe au bord d'un étang

La situation suivante n'est pas une application client réelle, mais un exemple construit pour montrer l'ordre des décisions. Supposons que la plaque d'une pompe centrifuge sur châssis séparé, aspirant dans un étang, indique 1450 tr/min et 11 kW, et que la plaque de l'ancien moteur mentionne une carcasse 160M. Dans ce cas, le bon candidat est le 160M-4 à 4 pôles. Disposer d'un moteur 2 pôles ne le rend pas adapté, même en carcasse 160M ; la pompe serait forcée de tourner deux fois plus vite. Côté accouplement, le diamètre d'arbre est comparé au plan technique, puis le sens de rotation est contrôlé par rapport à la flèche du corps de pompe.

Conditions électriques et environnementales à surveiller sur le terrain

• Démarrage : sur les pompes de 11 kW et plus, on utilise souvent des démarreurs étoile-triangle, des démarreurs progressifs ou des variateurs de fréquence. La règle générale de fonctionnement avec variateur est expliquée dans la question sur l'utilisation avec variateur ; si le câble entre variateur et moteur est long, le besoin d'un filtre est discuté à la commande.
• Lignes longues et chute de tension : pour les pompes en tête de forage ou au milieu d'une parcelle, le câble entre le transformateur et le moteur est long. Si la tension chute au démarrage, le moteur force ; la section du câble doit être vérifiée dans l'étude électrique.
• Protection des phases : la perte de phase et le déséquilibre sont fréquents sur les réseaux ruraux. Un disjoncteur moteur et un relais de contrôle de phases sont le moyen le moins coûteux de protéger le moteur.
• Environnement : la protection IP55 vise la poussière et les projections d'eau ; elle ne convient pas aux locaux de pompage enterrés où le moteur pourrait se retrouver sous l'eau. Installez le moteur à une hauteur hors d'atteinte des crues ; en plein soleil, un simple abri facilite le refroidissement.

Les installations qui puisent l'eau à l'intérieur d'un forage sont différentes : les moteurs de pompes immergées constituent un produit distinct et ne sont pas l'objet de cet article. Pour les forages entraînés par un moteur placé en surface, consultez la page moteur de pompe de forage profond.

Informations nécessaires pour la commande

Pour que nous puissions déterminer rapidement le moteur adapté à votre pompe d'irrigation, envoyez ensemble les éléments suivants :

• La vitesse et la puissance moteur (kW ou HP) figurant sur la plaque de la pompe et, si possible, le modèle de la pompe
• Une photo de la plaque de l'ancien moteur et son code de carcasse IEC
• La disposition : accouplée sur châssis séparé ou monobloc à bride
• La tension du réseau et le mode de démarrage (direct, étoile-triangle, démarreur progressif, variateur)
• Le lieu d'installation : plein champ, local de pompage, source d'aspiration (tête de forage, canal, étang)

Vous pouvez consulter les modèles adaptés et les prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques. Si vous remplacez un moteur existant, envoyez-nous la plaque du moteur et nous déterminerons ensemble le modèle adapté à la pompe ; pour toute autre question, utilisez notre page de contact.