Acheter un moteur électrique de 110 kW : accorder vitesse et système d'entraînement

Lors de l'achat d'un moteur de la classe 110 kW, le choix de la vitesse relève davantage du système entraîné que du moteur lui-même. À puissance égale, les modèles 1000, 1500 et 3000 tr/min transmettent à l'arbre des couples très différents, ce qui pose la question de savoir si l'accouplement, les courroies, le réducteur et l'arbre de la machine peuvent supporter ce couple. Dans cet article, nous prenons pour exemple les trois modèles de 110 kW de HEM Motor pour expliquer comment accorder la vitesse du moteur au système d'entraînement et quels éléments de transmission vérifier avant de commander.

Modèles de 110 kW : même puissance, trois couples différents

Les versions 110 kW de HEM Motor ont une carcasse en fonte et existent en trois vitesses. L'indice de protection est IP55 et la classe d'isolation F ; l'alimentation est de 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz. Comme pour tous les modèles de 75 kW et plus, le facteur de service est de 1,15.

Les courants sont proches, mais les couples varient jusqu'à un facteur trois. Les 1063 Nm sur l'arbre du modèle 1000 tr/min représentent environ trois fois les 352,8 Nm du modèle 3000 tr/min. Chaque élément raccordé à l'arbre est dimensionné pour ce couple, et non pour la puissance du moteur. C'est pourquoi il n'existe pas d'« accouplement de 110 kW » ni de « courroie de 110 kW » ; le choix se fait selon le couple et la vitesse.

C'est la vitesse requise par la machine qui fixe la vitesse du moteur

La bonne vitesse moteur se déduit à rebours de la vitesse de fonctionnement de la machine et du rapport de transmission intermédiaire. L'ordre est le suivant :

• Vitesse de l'arbre de la machine : La vitesse à laquelle doivent tourner le ventilateur, la pompe, le rotor du concasseur, le broyeur ou le tambour. Cette valeur est fournie par le fabricant de la machine ou relevée sur l'installation existante.
• Type et rapport de transmission : Accouplement direct (rapport 1), courroie et poulie (rapport des diamètres de poulies) ou réducteur (rapport du réducteur).
• Vitesse du moteur : Le produit de la vitesse de la machine par le rapport de transmission. Si le résultat tombe vers 985–990, 1485–1490 ou 2975–2980 tr/min, le nombre de pôles correspondant est le choix naturel.

Si le calcul tombe entre deux vitesses, deux voies existent : modifier le rapport de transmission (poulie ou réducteur) ou piloter le moteur par variateur de fréquence. La voie adaptée dépend de la plage de vitesse de la machine et de la capacité des éléments de transmission.

Liste de contrôle selon le type d'entraînement

Entraînement direct par accouplement

La vitesse du moteur est égale à celle de la machine ; il n'y a donc aucune souplesse dans le choix de la vitesse. Une pompe 2 pôles demande 3000 tr/min, un ventilateur 4 pôles 1500 tr/min.

• La capacité de couple de l'accouplement doit couvrir le couple nominal du moteur avec un coefficient adapté aux charges de démarrage et aux chocs.
• Le moyeu d'accouplement doit s'adapter au bout d'arbre du nouveau moteur. En carcasse 315S, les moteurs 2 et 4 pôles peuvent avoir des bouts d'arbre différents ; vérifiez la cote dans le catalogue 2026.
• À 3000 tr/min, la vitesse maximale admissible et la qualité d'équilibrage de l'accouplement prennent une importance particulière.

Entraînement par courroie et poulie

Comme la vitesse de la machine peut être ajustée par le rapport des poulies, la vitesse du moteur offre une certaine souplesse ; mais cette souplesse a un prix.

• À puissance égale, un moteur plus lent fournit plus de couple ; pour le transmettre avec la même transmission par courroies, il faut plus de courroies ou un profil plus grand.
• Avec un moteur plus rapide, la vitesse de courroie augmente ; il faut vérifier les limites de vitesse admises par le diamètre de poulie et le type de courroie.
• La tension des courroies applique une charge radiale sur l'arbre moteur et le roulement côté accouplement. À 110 kW, une poulie de petit diamètre accroît cette charge ; le diamètre de la poulie et sa distance au bout d'arbre doivent être évalués lors de la conception de la machine. En cas de forte charge radiale, signalez-le à la commande.

Entraînement par réducteur

• La vitesse d'entrée du réducteur doit correspondre à celle du moteur ; la plupart des réducteurs industriels sont catalogués pour une entrée à 1500 tr/min. Les alimenter avec un moteur 3000 tr/min peut dépasser la vitesse d'entrée admise.
• Il faut vérifier la capacité thermique du réducteur autant que sa capacité mécanique ; en service continu, un réducteur peut atteindre sa limite thermique avant sa limite mécanique.
• Si le moteur doit être bridé sur le réducteur, la taille de bride est confirmée à la commande. Les formes de montage sont proposées selon la carcasse ; les détails figurent dans la question sur les formes de montage.

Effets secondaires d'un changement de vitesse

Si vous envisagez de changer la vitesse du moteur dans un système existant, tenez compte des conséquences suivantes :

• La vitesse de la machine change : Si le rapport de transmission reste le même, la machine accélère ou ralentit dans la même proportion. Dans les ventilateurs et les pompes, le débit varie avec la vitesse, la pression avec le carré de la vitesse et la puissance absorbée avec son cube. Un ventilateur passé de 1500 à 3000 tr/min peut, avec la même roue, demander une puissance bien supérieure à 110 kW.
• La carcasse et le socle peuvent changer : Dans le tableau, le modèle 1000 tr/min est en carcasse 315L et les autres en 315S. Passer de 1500 à 1000 tr/min modifie l'entraxe des trous de pattes, même à hauteur d'axe égale.
• Les éléments de transmission sont à resélectionner : À basse vitesse, le couple plus élevé sollicite l'accouplement, les courroies et l'arbre d'entrée du réducteur ; à haute vitesse, l'équilibrage et les limites de vitesse passent au premier plan.

Le variateur de fréquence est-il une solution ?

Si la machine doit fonctionner à différentes vitesses, un variateur peut être pertinent. Pour la variation de vitesse, nos séries triphasées peuvent être utilisées avec un variateur de fréquence. Si le moteur doit rester longtemps à basse vitesse et à plein couple, une ventilation forcée peut être nécessaire ; si le câble entre le variateur et le moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé. Indiquez ces conditions à la commande ; les détails sont expliqués dans la question sur l'utilisation avec variateur. Dépasser la fréquence nominale avec un variateur réduit le couple du moteur et sollicite les limites mécaniques ; c'est pourquoi le variateur ne doit pas être vu comme une solution permanente à une vitesse mal choisie.

Comment le SF 1,15 influe-t-il sur le choix de la vitesse ?

Les modèles de 110 kW ont un facteur de service de 1,15 ; le moteur dispose d'une réserve capable de couvrir environ 15 % de plus que la puissance inscrite sur la plaque. Cette réserve offre une marge de sécurité lorsque la charge réelle du système s'avère un peu plus élevée que prévu ou que les conditions ambiantes se durcissent. Elle ne doit pas servir à couvrir une charge accrue par un changement de vitesse ni à choisir un moteur plus petit que nécessaire. Choisissez également les éléments de transmission selon les valeurs réelles de charge et de couple, avec leurs propres coefficients de sécurité, et non selon la puissance multipliée par le SF.

Scénario d'exemple : remplacement du moteur d'un broyeur entraîné par courroies

La situation de cette section est fictive et ne concerne pas un client précis. Supposons que, dans une installation de broyage de minéraux, un broyeur fonctionne par courroie et poulie avec un moteur de 110 kW à 1500 tr/min, et que le moteur doive être remplacé.

• Si la vitesse de la machine et le rapport des poulies ne changent pas, le modèle candidat est le moteur de 110 kW de code 315S-4 ; sa plaque indique 1488 tr/min.
• Si l'exploitant signale que les courroies sont souvent remplacées, le problème peut venir non pas de la vitesse du moteur mais du nombre de courroies, du profil ou de la tension ; il s'agit d'un examen mécanique distinct de la commande du moteur.
• Si l'on envisage d'utiliser le 315L1-6 (988 tr/min, 1063 Nm) avec une poulie moteur plus grande, les courroies doivent supporter le couple plus élevé, le nouveau rapport de poulies doit être calculé, et le socle ainsi que les glissières tendeuses doivent être adaptés à la carcasse 315L.
• Si la même installation comporte une pompe de procédé rapide en accouplement direct, le 315S-2 (2978 tr/min) est étudié pour elle ; on confirme la limite de vitesse de l'accouplement et la conception 2 pôles de la pompe.

Informations à envoyer pour la commande

• La puissance et la vitesse moteur souhaitée ; la vitesse de fonctionnement de la machine
• Le type d'entraînement (accouplement, courroie et poulie, réducteur), le rapport de transmission et, le cas échéant, les diamètres de poulies
• En cas de réducteur, sa vitesse d'entrée et son mode de liaison ; pour une liaison par bride, la taille de bride
• La forme de montage, la tension, le mode de démarrage et l'utilisation éventuelle d'un variateur de fréquence
• L'application, la durée de fonctionnement et, en cas de remplacement, une image de la plaque du moteur à déposer

Vous trouverez les modèles de 110 kW et des autres puissances avec leurs prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques, et toutes les options de forte puissance dans la liste des moteurs à carcasse fonte. Si vous remplacez un ancien moteur, envoyez la photo de la plaque via la page de recherche d'équivalent ; avec les données de votre entraînement, nous fixerons ensemble la bonne vitesse. Pour toute autre question, utilisez notre page de contact.