Comment Choisir le Bon Moteur à Courant Alternatif (CA) avec Réducteur : Guide de Taille et de Puissance

Rendez-vous sur n'importe quel blog traitant des moteurs à courant alternatif (CA) et vous entendrez parler des moteurs à engrenages à courant alternatif et de leur utilisation la plus importante ignorée. L'accent sera ici mis non pas sur les moteurs eux-mêmes, mais sur leur utilisation dans le système de climatisation. Ces moteurs constituent le cœur du système de climatisation. Mieux encore, ils existent en tailles et puissances optimales nécessaires pour maintenir une utilisation énergétique efficace ainsi qu'une longue durée de vie de la machine. N'oubliez pas que toutes les unités fonctionnent selon les mêmes principes. Si les moteurs à engrenages ne correspondent pas aux unités ou sont mal adaptés, cela peut entraîner des dépenses énergétiques élevées, une fréquence accrue de pannes de l'unité, voire même un échauffement excessif.

C'est précisément le sujet abordé dans ce guide. Nous allons explorer en détail les aspects liés à la taille et à la puissance afin de déterminer la solution idéale pour vos besoins en climatisation. Pour la plupart des personnes à la recherche d'un climatiseur ou d'un système de conditionnement d'air, il n'est pas nécessaire d'étudier en profondeur les moteurs électriques, mais une personne sur dix pourrait être très sensible à l'efficacité énergétique et chercher ces détails.

Au départ, lors du choix de moteurs à courant alternatif (CA), il est important d'identifier le système CA auquel ils seront raccordés. Chaque système CA utilise des moteurs pour accomplir des tâches spécifiques. Certains moteurs entraînent des ventilateurs de soufflage pour la circulation de l'air, des ventilateurs de condenseur pour l'évacuation de la chaleur, des moteurs pour actionner les registres de contrôle du débit d'air ou des moteurs de compresseur dans certains modèles. Chacun de ces moteurs a des exigences propres : les ventilateurs de soufflage nécessitent un couple et une vitesse constants, tandis que les ventilateurs de condenseur doivent fonctionner dans des températures extérieures extrêmes. Il y a également des conditions de fonctionnement à prendre en compte : les moteurs intérieurs sont moins exposés aux intempéries, alors que les moteurs extérieurs doivent résister à l'humidité, à la poussière et aux températures extrêmes. La connaissance de ces détails permet d'optimiser les besoins en puissance et en taille.

Le couple est la quantité de force rotative que le moteur doit produire pour faire tourner l'unité de climatisation et constitue l'un des aspects les plus critiques du dimensionnement. Un moteur calera s'il n'y a pas assez de couple, et inversement, un couple trop important entraînera une perte d'énergie. Pour calculer le couple, il faut connaître la force de charge, c'est-à-dire la force opposée exercée par le composant (dans le cas d'un ventilateur, la traînée) et le rayon de l'arbre du moteur auquel la charge est appliquée. Couple = Force de charge × Rayon de l'arbre. Par exemple, si le ventilateur a un rayon d'arbre de 2 pouces et une force de charge de 10 livres, alors le couple est de 20 livres-pouce (lb-in). Des composants plus avancés, tels que des clapets, devront être étudiés à l'aide de la fiche technique du composant afin de connaître le couple recommandé.

La puissance est exprimée en watts (W) ou en chevaux (HP) et indique la quantité d'énergie que le moteur doit dépenser pour atteindre un couple donné à une vitesse définie. Ce qui compte, c'est la relation entre la puissance, le couple et la vitesse (tr/min). La puissance de la lame en watts pour un moteur peut être calculée à l'aide de la formule suivante : Puissance de la lame (W) = (Couple (N·m) × Vitesse (tr/min) × π) ÷ 60. À titre indicatif, en unités impériales, 1 HP correspond à 746 W. Par exemple, un moteur devant délivrer 1500 tr/min avec un couple de 10 N·m nécessite environ 2,1 HP ou 1570 W. Ces calculs s'appliquent aux moteurs rotatifs en ligne. Personne ne souhaite être pris au dépourvu. C'est pourquoi une marge raisonnable de 10 à 15 % supplémentaire est utile pour faire face à des augmentations imprévues de la charge, telles que des pics de résistance temporaires ou de la poussière sur les pales du ventilateur.

La taille du moteur indique la dimension physique du moteur, comme la longueur et le diamètre ainsi que la taille de l'arbre moteur, et comprend également le dimensionnement électrique approprié tel que le numéro de carcasse, défini selon les normes du secteur telles que NEMA en Amérique du Nord, IEC dans le reste du monde, etc. Comme indiqué précédemment, la taille physique doit correspondre à l'espace disponible dans l'unité de climatisation. Les dimensions proposées du moteur ainsi que le diamètre de l'arbre doivent être vérifiés à l'aide des spécifications techniques du système de climatisation. Il s'agit des dimensions souhaitées pour le diamètre de l'arbre et les dimensions du moteur. Les moteurs surdimensionnés constituent également un problème. Le numéro de carcasse, tel que NEMA 56, IEC 112, est compatible avec les supports de fixation et les accouplements. Autrement dit, un moteur de carcasse NEMA 56 est équipé d'une hauteur d'arbre et d'un entraxe de fixation spécifiques qui constituent standard courant pour de nombreux ventilateurs de climatiseurs résidentiels. Si l'espacement n'est pas vérifié, des déformations de carcasse et des défauts d'espacement pourraient vraisemblablement entraîner une instabilité.

L'utilisation d'un moteur à courant alternatif (CA) dans les moteurs à engrenages permet d'enrichir le moteur avec un boîtier d'engrenages dans le but de modifier la vitesse et les fonctions de couple du moteur. En utilisant le rapport d'engrenage pour adapter la vitesse d'entrée à la vitesse de sortie, on peut déterminer la réduction totale de vitesse d'un moteur donné ainsi que l'amplification du couple. Si le rapport d'engrenage est de 10 pour 1, la vitesse de sortie est de 180 tr/min avec un couple multiplié par 10, le tout pendant que le moteur tourne à 1800 tr/min. Un rapport plus élevé produira des vitesses de sortie plus basses, donc un couple plus élevé, ce qui est idéalement utile pour des applications à charge lourde, comme les grands ventilateurs de condenseur. En revanche, un rapport de valeur inférieure fonctionnera idéalement pour des applications nécessitant une vitesse élevée et un couple faible, par exemple des petits ventilateurs soufflants. Tout cela montre pourquoi le rapport d'engrenage doit être adapté à la vitesse nécessaire pour un composant donné. Pour dissiper tout doute, on pourrait consulter la fiche technique du composant CA et utiliser les vitesses de fonctionnement recommandées pour déterminer des valeurs optimales suggérées.

Les coûts d'exploitation des moteurs à courant alternatif sont classés selon leurs normes d'efficacité qui définissent leurs composants principaux, tandis que les moteurs de classe E sont répartis selon les normes IE1, IE2, IE3 et IE4, atteignant ainsi respectivement les niveaux d'efficacité 1 standard, 2 élevé, 3 premium et 4 super premium. Les moteurs conformes à la norme IE3 consomment probablement 10 % de moins par rapport à ceux fonctionnant selon la norme inférieure 1, permettant ainsi d'économiser davantage d'énergie pour des performances accrues. Les moteurs hautement efficaces sont plus rentables puisque leurs coûts initiaux sont compensés au fil du temps grâce aux systèmes AC, en particulier lorsqu'ils sont utilisés dans des environnements commerciaux. Les réglementations en vigueur dans les différents pays exigent l'utilisation de moteurs certifiés par des systèmes tels qu'ENERGY et d'autres groupes similaires favorisant l'économie d'énergie.

L'alimentation électrique du système CA doit être compatible avec celle du moteur lui-même. Par conséquent, vérifiez que la tension du moteur (110, 220, 380) et la phase requise (simple pour les applications résidentielles et triple pour les applications commerciales) correspondent à l'alimentation disponible. Utiliser un moteur électrique avec une tension incorrecte endommagera instantanément le moteur ou réduira ses performances. Les facteurs de fiabilité d'un moteur comprennent la classe d'isolation (B, F, H) et la classe du moteur, qui détermine sa capacité à résister à la chaleur. La classe F d'isolation est la plus couramment utilisée pour les applications CA, avec un seuil maximal de 155 °C. En outre, la garantie du moteur est un facteur important : les garanties plus longues (de deux à cinq ans), la réputation de la marque et un meilleur service après-vente réduisent le risque de défaillance imprévue.

Comme toujours, vérifiez les spécifications du fabricant, équilibrez la charge des équipements entraînés et contrôlez les caractéristiques de contrôle de vitesse du moteur. Les systèmes dont la puissance excède celle des processus et systèmes conformes nécessitent un équilibre soigneux entre la pression hydraulique ou pneumatique et le mécanisme toroïdal. Le prix et le délai de livraison proposés par le fabricant dans le domaine d'assemblage et de disposition des moteurs facilitent le choix d'un moteur à haute disponibilité. Dans une configuration où le moteur doit être intégré à des générateurs asynchrones à double alimentation, il est recommandé de faire appel à un expert afin de synchroniser parfaitement avec l'équipement rotatif.