Moteur de Ventilateur de Process et de Four

Le ventilateur de recirculation qui fait circuler l'air autour du produit dans un four de séchage, un four de peinture ou un four de boulangerie à tunnel fait partie des machines qu'une usine veut le moins voir à l'arrêt : quand il s'arrête, la température dans le four devient inégale et le lot attend. Cette page présente le moteur asynchrone triphasé standard qui entraîne ces ventilateurs, la façon dont il est tenu à l'écart de la chaleur du four et les informations que nous demandons à la commande. Les étapes de sélection communes à tous les types de ventilateurs sont réunies sur la page Moteurs de ventilateurs et d'extracteurs.

La chaleur reste côté ventilateur : la séparation entre moteur et four

Dans un ventilateur de process, la roue tourne dans l'air chaud tandis que le moteur se trouve à l'extérieur de la paroi ou du plafond du four. L'arbre prolongé qui les relie, le disque de refroidissement monté sur l'arbre et la barrière thermique placée devant la fixation du moteur relèvent de la conception du fabricant du ventilateur. La longueur de l'arbre, le diamètre du disque et l'épaisseur de l'isolation entrent dans son calcul ; grâce à ces pièces, le moteur n'est jamais en contact avec le gaz chaud.

Ce que fournit HEM Motor, c'est le moteur électrique situé hors de cet ensemble : protection IP55, isolation classe F, 50 Hz. La conception standard de notre catalogue vaut pour une température ambiante de −15 °C à +40 °C et une altitude jusqu'à 1000 m. Si l'air à l'emplacement du moteur dépasse +40 °C, il faut l'indiquer avant la commande ; une puissance supérieure ou une autre implantation est alors étudiée lors de la sélection.

Les applications qui exigent une classe incendie ou de désenfumage nécessitent un moteur certifié ; un moteur standard IP55/F n'est pas conçu pour cette classe.

Quel est le rôle du ventilateur dans chaque type de four ?

Fours de séchage (bois, produits agricoles, noyaux de fonderie, textiles) : le ventilateur fait passer l'air humide entre les couches de produit, en rejette une partie et aspire de l'air neuf. Un cycle de séchage peut durer des heures, et des jours pour le séchage du bois.

Fours de peinture : pour la cuisson de peinture poudre ou liquide, le ventilateur porte la chaleur de façon égale sur toutes les faces de la pièce.

Fours de boulangerie et agroalimentaires : dans les fours à convection, rotatifs et à tunnel, le ventilateur brasse l'air de la chambre de cuisson ; vapeur et humidité peuvent arriver près du moteur. Pour les autres entraînements de la ligne, voir la page moteurs pour machines de transformation alimentaire.

Séchoirs de céramique et de briques : on y trouve les ventilateurs de recirculation qui font passer l'air chaud entre les piles de produits crus et les ventilateurs de transfert qui amènent la chaleur excédentaire du four au séchoir. Tous les moteurs de la ligne sont décrits sur la page moteurs pour lignes de briques, tuiles et céramique. Le ventilateur qui fournit l'air de combustion au brûleur est un autre service : moteur électrique de ventilateur de brûleur.

Démarrage à froid : le moteur est plus chargé avant que le four chauffe

À vitesse égale, un ventilateur déplace un volume d'air semblable, mais l'air froid est plus dense que l'air chaud. Tant que le four est froid, la roue doit pousser une masse d'air plus lourde et la puissance demandée à l'arbre est plus élevée qu'en service chaud. Comme le ventilateur est généralement dimensionné pour le point de fonctionnement à chaud, le moment le plus difficile est le premier démarrage du matin ou après une intervention.

C'est pourquoi la puissance du moteur n'est pas choisie d'après la seule valeur en service chaud ; le démarrage à froid est aussi pris en compte, la référence étant la puissance que le fabricant du ventilateur donne pour l'air froid. Trois solutions sont courantes : garder le registre partiellement fermé pendant la montée en température, démarrer le ventilateur à basse vitesse avec un variateur puis l'accélérer à mesure que le four chauffe, ou choisir directement le moteur pour la condition à froid.

Les grandes roues ont une forte inertie et démarrent lentement. Le choix entre étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur et le réglage de la protection thermique doivent tenir compte de ce démarrage long ; sinon la protection peut déclencher avant que le moteur n'atteigne sa vitesse.

Un ventilateur qui tourne jour et nuit : service continu, sondes de bobinage, variation de vitesse

Les ventilateurs de process suivent souvent le cycle de production plutôt que les équipes, et dans les chambres de séchage ils peuvent ne pas s'arrêter de la semaine. En service continu, il est déterminant que le ventilateur propre du moteur aspire de l'air frais et que les ailettes de la carcasse ne se couvrent pas de poussière ou de vapeur de peinture.

Pour surveiller la température du bobinage, une thermistance PTC ou une sonde PT100 peut être ajoutée en option à la commande ; la sonde est raccordée à un relais de l'armoire de commande ou à l'automate. Dans les fours humides, la résistance anti-condensation est aussi une option de commande pour éviter que l'eau ne s'accumule dans la carcasse lors des longs arrêts.

Pour les sites qui veulent adapter le débit d'air à la température du four, la page moteurs électriques compatibles variateur donne les détails. Nos séries triphasées conviennent à la variation de vitesse par variateur de fréquence ; en fonctionnement prolongé à basse vitesse et couple plein, une ventilation séparée peut être nécessaire, et avec des câbles longs un filtre dv/dt ou sinus est étudié ; ces conditions sont indiquées à la commande. Sur une charge de ventilateur, la puissance varie à peu près avec le cube de la vitesse ; c'est une règle générale et la valeur réelle dépend de la résistance du réseau.

Choix du moteur selon le type de process

Le tableau est un repère général ; le choix définitif du moteur se fait avec les données du fabricant du ventilateur et les conditions du site.

Montage : moteur vertical sur le plafond, moteur horizontal sur la paroi latérale

Dans les fours à convection, le moteur est souvent posé verticalement sur le plafond, la roue suspendue en dessous ; le poids de la roue et la poussée de l'air s'exercent alors sur le roulement du moteur comme une charge axiale. Dans les fours accessibles par la paroi latérale, le moteur est horizontal.

Les carcasses sont proposées en B3, B5, B14, B34, B35 et vertical V1/V3/V5/V6/V15 selon la hauteur d'axe ; bride et arbre sont confirmés à la commande. Pour le montage à bride, voir la page moteurs à bride B5 et B14.

À titre d'exemple, on peut citer les modèles à carcasse en fonte de 5,5 kW 132S-4 (1460 tr/min) et 11 kW 160M-4 (1465 tr/min) dans la classe 1500 tr/min et, pour les grandes roues qui doivent tourner plus lentement, le 7,5 kW 160M-6 (970 tr/min) dans la classe 1000 tr/min. Ce sont des exemples ; le choix définitif dépend de la charge du ventilateur, de la vitesse requise, du montage et des conditions d'exploitation.

Quelles informations faut-il pour un devis ?

Pour déterminer rapidement le bon moteur, indiquez-nous le type de machine (quel four, quel ventilateur), la puissance du moteur (kW), la vitesse (tr/min), la tension du réseau, la forme de montage et la quantité. Pour un ventilateur de four en particulier, ajoutez la température de l'air à l'emplacement du moteur, la puissance au démarrage à froid donnée par le fabricant du ventilateur, le besoin éventuel de PTC/PT100 ou de résistance anti-condensation et l'usage ou non d'un variateur.

Si vous remplacez un moteur existant, une photo de la plaque suffit souvent : envoyez la plaque, nous trouvons l'équivalent. Les modèles standard sont livrés sur stock ; les modèles avec prix figurent dans la rubrique acheter des moteurs électriques, et la page contact permet de nous joindre pour les cas particuliers.

Questions fréquentes

Si l'intérieur du four est à 250 °C, mon moteur doit-il supporter cette température ?

Non. C'est la roue qui est exposée à la température intérieure du four ; l'arbre prolongé, le disque de refroidissement et la barrière thermique qui protègent le moteur relèvent de la conception du fabricant du ventilateur. Pour le moteur, seule compte la température ambiante à son emplacement ; si elle dépasse +40 °C, indiquez-le à la commande.

Pourquoi un ventilateur qui tourne bien à chaud fait-il déclencher le relais thermique les matins froids ?

L'air froid est plus dense, le ventilateur absorbe donc plus de puissance à vitesse égale. Fermer partiellement le registre pendant la montée en température, démarrer à basse vitesse avec un variateur ou choisir le moteur pour la condition à froid règle le problème ; le réglage thermique doit aussi tenir compte du démarrage long.

PTC ou PT100 pour le ventilateur d'un four de peinture ?

La PTC est une protection simple qui donne un signal à un seuil fixe ; la PT100 mesure la température en continu et peut être suivie sur un automate. Les deux sont des options de commande ; choisissez selon le type de relais ou d'entrée de votre armoire.

Puis-je remplacer le moteur vertical d'un four à convection par un modèle horizontal ?

Non ; le moteur doit être commandé avec la forme de montage qui correspond à sa position sur le four. Pour une disposition verticale arbre vers le bas, on choisit un montage vertical comme V1, et bride et arbre sont confirmés à la commande.

Le moteur du ventilateur d'un four de boulangerie peut-il tourner en continu ?

Les moteurs triphasés standard conviennent au service continu ; la vapeur et l'humidité ne doivent pas atteindre le moteur et son air de refroidissement doit être frais.