Moteur électrique pour pompe centrifuge

Dans une pompe centrifuge à aspiration axiale, c'est la roue qui refoule l'eau, mais c'est le moteur électrique qui décide à quelle vitesse tourne cette roue, en quel point de sa courbe la pompe fonctionne et quel courant est appelé sur le réseau au démarrage. Cette page explique comment choisir le moteur asynchrone triphasé qui entraîne une pompe centrifuge horizontale et comment il est relié à la pompe. Pour une vue d'ensemble de tous les types de pompes, consultez notre page principale Moteurs électriques pour pompes.

Châssis avec accouplement ou monobloc : deux dispositions

Les pompes centrifuges horizontales sont reliées au moteur de deux façons. Dans la première, pompe et moteur reposent séparément sur le même châssis en acier et les deux arbres sont reliés par un accouplement élastique. Le moteur est à pattes (B3) ; comme la pompe possède son propre palier, la poussée axiale de la roue n'est pas reprise par les roulements du moteur.

La seconde disposition est monobloc : la volute de la pompe est boulonnée sur la bride du moteur et la roue est montée directement sur l'arbre du moteur ou sur une courte rallonge fixée dessus. Sans châssis ni accouplement, on gagne de la place et le travail d'alignement disparaît. En contrepartie, la poussée hydraulique et le poids de la roue sont repris par les roulements du moteur ; bride et bout d'arbre doivent correspondre au plan d'encombrement du fabricant de la pompe. Ce montage utilise une carcasse B5 ou B35 à pattes et bride ; détails sur notre page moteurs à bride.

Comment la courbe de pompe et le point de fonctionnement agissent sur le moteur

Chaque pompe centrifuge possède une courbe caractéristique donnant la hauteur en fonction du débit à vitesse constante. Les tuyauteries, les vannes et la différence de niveau entre deux réservoirs de l'installation tracent leur propre courbe de réseau. Le point où les deux courbes se croisent est le point de fonctionnement ; le moteur fournit la puissance dont la pompe a besoin pour refouler l'eau en ce point.

Sur la plupart des pompes à roue radiale, la puissance à l'arbre augmente avec le débit. Le moteur est donc évalué non seulement au point nominal, mais au point le plus à droite vers lequel la pompe peut réellement glisser. Une pompe qui remplit pour la première fois une conduite vide, ou qui débite dans un tuyau rompu, part en bout de courbe et le moteur appelle une surintensité. Si le liquide est plus dense que l'eau, la puissance augmente dans la même proportion. La ligne de puissance des courbes du fabricant de la pompe est la donnée la plus fiable pour dimensionner le moteur.

Régler la vitesse plutôt que vanner

La méthode traditionnelle pour réduire le débit consiste à fermer partiellement la vanne de refoulement. La courbe de réseau se redresse et la pompe débite moins ; mais une partie de la pression produite se transforme en chaleur dans la vanne et la pompe peut s'éloigner de son point de meilleur rendement.

Quand la vitesse est réduite par un variateur de fréquence, c'est la courbe de la pompe elle-même qui descend. Selon les lois de similitude, le débit varie proportionnellement à la vitesse, la hauteur avec le carré de la vitesse et la puissance à l'arbre à peu près avec son cube. C'est pourquoi la variation de vitesse est préférée sur les réseaux dont la demande change au cours de la journée. Dans les installations à forte hauteur statique, la pompe ne débite plus en dessous d'une certaine vitesse ; la fréquence minimale est fixée lors de l'étude.

Nos séries triphasées conviennent à la variation de vitesse par variateur de fréquence ; pour de longues périodes à basse vitesse et couple plein, une ventilation forcée peut être nécessaire. Si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; précisez ces conditions à la commande. Détails : moteurs électriques compatibles variateur.

2 pôles ou 4 pôles ?

La roue d'une pompe est conçue pour une vitesse donnée ; la vitesse du moteur doit correspondre à celle de la plaque de la pompe. Sur un réseau 50 Hz, les moteurs bipolaires appartiennent à la classe de vitesse synchrone 3000 tr/min et les moteurs tétrapolaires à la classe 1500 tr/min, et ils tournent un peu moins vite en charge. Dans la classe 5,5 kW, par exemple, le 132S1-2 a une vitesse nominale de 2930 tr/min et le 132S-4 de 1460 tr/min. À puissance égale, le couple nominal du moteur 4 pôles (36 Nm) est environ le double de celui du moteur 2 pôles (17,9 Nm).

Faire tourner une pompe à mi-vitesse réduit son débit à environ la moitié et sa hauteur au quart. Un moteur choisi pour une pompe 2 pôles ne peut donc pas être remplacé par un 4 pôles ; l'inverse surcharge la roue et la garniture. En règle générale, les petites pompes demandant une forte hauteur fonctionnent avec des moteurs 2 pôles, les pompes à grand débit ou à conditions d'aspiration difficiles avec des moteurs 4 pôles. La décision finale revient à la courbe du fabricant de la pompe.

NPSH et rôle de la vitesse à l'aspiration

Le NPSH exprime la marge de pression nécessaire à l'entrée de la pompe pour que le liquide ne se vaporise pas. La valeur offerte par l'installation (NPSHd) dépend de la hauteur d'aspiration, des pertes dans la conduite d'aspiration et de la température du liquide ; la valeur exigée par la pompe (NPSHr) figure dans ses courbes. Si le NPSHd ne reste pas au-dessus du NPSHr avec une marge suffisante, la cavitation commence : la pompe fait un bruit de gravier qui roule, le débit chute et la surface de la roue s'érode.

Ce qui compte pour le moteur, c'est que le NPSHr augmente avec la vitesse. Refouler le même débit avec une pompe 2 pôles plus petite peut rendre l'aspiration plus difficile.

Alignement de l'accouplement et première mise en service

Sur les pompes accouplées, l'arbre du moteur et celui de la pompe doivent être sur le même axe, en parallèle comme en angle. Un accouplement élastique tolère de petits défauts d'alignement mais ne les supprime pas ; la vibration qu'ils provoquent use d'abord l'élément élastique, puis les roulements et la garniture mécanique. Les valeurs admissibles figurent dans la documentation des fabricants de l'accouplement et de la pompe.

• Les quatre pattes du moteur doivent porter entièrement sur le châssis ; une patte avec jeu (patte boiteuse) est corrigée par des cales avant l'alignement au comparateur ou au laser.
• Les tuyauteries d'aspiration et de refoulement ne doivent pas reposer de tout leur poids sur la pompe ; les contraintes de tuyauterie faussent ensuite l'alignement.
• Sur les pompes de liquide chaud, l'alignement est contrôlé à nouveau une fois la température de service atteinte.
• Le sens de rotation est comparé à la flèche de la volute ; s'il est inversé, on permute deux phases d'alimentation. La pompe ne tourne jamais à sec.

Le moteur sur les circuits d'eau chaude et de circulation

Les pompes de circulation des circuits de chauffage, de chauffage de procédé et d'eau de refroidissement tournent des mois sans s'arrêter ; ce qui compte est la température du bobinage et des roulements en service continu. Si l'air de refroidissement qui atteint le moteur en chaufferie est chaud, précisez-le à la commande.

La chaleur du liquide chaud progresse vers le moteur par la volute et l'arbre. En disposition accouplée, cet effet est faible car le palier de la pompe s'interpose ; en monobloc, le flasque avant et le roulement du moteur reçoivent davantage de chaleur. Dans les locaux de pompage humides avec arrêts saisonniers, de la condensation peut apparaître dans le bobinage ; la résistance anticondensation et la sonde de bobinage PTC/PT100 sont des options de commande. Pour les installations du bâtiment, la page moteurs pour le secteur CVC est également utile.

Choix du moteur selon la disposition de la pompe

Les modèles du tableau sont des exemples ; le choix définitif dépend de la courbe de la pompe, de la vitesse requise, de la forme de montage et des conditions de service. Les dimensions de bride et d'arbre sont confirmées à la commande.

Ce qu'il faut nous transmettre avant de commander

Pour trouver rapidement le bon moteur, indiquez-nous : le type de pompe et la machine ou l'installation qu'elle dessert, la puissance requise (kW), la vitesse (tr/min), la tension du réseau, la forme de montage (B3, B5, B35…) et la quantité. Une photo de la plaque de la pompe et de celle du moteur déposé est le chemin le plus court ; notre page sur la photo de la plaque signalétique explique comment faire.

Tous les modèles à carcasse aluminium et fonte sont présentés avec leur prix dans la rubrique acheter des moteurs électriques ; les moteurs livrés sur stock sont expédiés depuis notre dépôt en Turquie. Pour une question de projet, contactez-nous via la page contact.

Questions fréquentes

Peut-on monter un moteur standard sur une pompe monobloc ?

Oui, si la bride et le bout d'arbre correspondent à la dimension demandée par la pompe. Certaines pompes monobloc utilisent un arbre rallongé ou usiné spécialement ; un arbre standard peut alors ne pas convenir. Joignez à la commande le plan d'encombrement de la pompe ou la plaque de l'ancien moteur.

Est-il judicieux de réduire le courant du moteur en vannant ?

Le courant baisse parce que le débit baisse ; mais en approchant l'extrémité gauche de la courbe, l'échauffement et les vibrations de la pompe peuvent augmenter, et une partie de la pression est perdue dans la vanne. Si le débit varie sans cesse au cours de la journée, la variation de vitesse est une meilleure solution.

Que se passe-t-il si je raccorde un moteur 1450 tr/min à une pompe 2900 tr/min ?

La pompe fournit environ la moitié du débit et le quart de la hauteur ; dans la plupart des installations, l'eau n'atteint pas le point voulu. Choisissez toujours la vitesse du moteur d'après la plaque de la pompe.

La cavitation affecte-t-elle aussi le moteur ?

Elle n'agit pas directement sur le bobinage, mais les vibrations atteignent les roulements du moteur par l'arbre et l'accouplement. Lorsqu'on entend le bruit de cavitation, il faut examiner la ligne d'aspiration et la marge de NPSH ; changer le moteur ne règle pas le problème.