Ventilateurs CA
Qu’est-ce qu’un moteur CA ?
Les ventilateurs CA sont des ventilateurs avec un moteur CA. Les moteurs CA disposent généralement d’un rotor à cage d’écureuil avec des brosses, par opposition à un moteur EC. Le courant alternatif électrique traversant les enroulements du stator génère un champ magnétique rotatif. Ce champ magnétique induit des courants dans les enroulements du rotor (loi d’induction de Faraday).
Le moteurs CA a été le moteur dominant dans les applications industrielles et dans l’industrie du CVC. En raison de la large gamme de variateurs de vitesse variable et des solutions de contrôle de plus en plus intelligentes, les applications possibles semblent infinies. Les moteurs CA sont extrêmement fiables et très robustes. Ils ne nécessitent pratiquement aucun entretien et s’ils tombent en panne, ils sont faciles à réparer. Les moteurs CA sont la norme de l’industrie et sont donc largement disponibles dans une très large plage de puissance. En raison de leur longue histoire, il existe de nombreux types de moteurs CA:
- Moteurs à induction ou moteurs asynchrones
- Moteurs contrôlables en tension
- Moteurs Synchrones à Aimants Permanents (PMSM)
Moteurs à induction
Les moteurs à induction sont des moteurs asynchrones avec un rotor à cage d’écureuil. Le courant alternatif électrique traversant les enroulements du stator génère un champ magnétique rotatif. Ce champ magnétique induit des courants dans les enroulements du rotor (loi d’induction de Faraday). Les courants induits génèrent le champ magnétique du rotor. Le champ du rotor magnétique est en retard sur le champ magnétique du stator. C’est ce qu’on appelle le glissement moteur. Le rotor n’est pas synchronisé avec le champ magnétique rotatif. Plus la charge est élevée, plus le glissement est élevé et plus le couple moteur est élevé. Pour cette raison, ces moteurs sont appelés moteurs asynchrones ou moteurs à induction. Les moteurs à induction sont la norme pour la plupart des applications industrielles. Dans l’industrie CVC, les moteurs à induction sont généralement utilisés dans les grandes installations.
Classes d’efficacité énergétique des moteurs
Dans le monde, les moteurs électriques consomment environ 60 % de l’énergie totale requise. C’est pourquoi beaucoup de temps et d’énergie ont été investis pour rendre les moteurs électriques plus économes en énergie. Grâce aux directives sur l’efficacité énergétique, d’importantes économies d’énergie ont été réalisées. L’efficacité énergétique des moteurs à induction est définie dans la norme CEI 60034 30-1. Cette information est généralement indiquée sur la plaque signalétique du moteur. Les classifications internationales suivantes sont définies :
- IE1 - Efficacité Standard
- IE2 - Haute Efficacité
- IE3 - Efficacité Premium
- IE4 - Efficacité Super Premium (PMSM)
- IE5 - Efficacité Ultra-premium (PMSM)
La principale différence entre ces variantes est la consommation d’énergie. Dans de nombreux cas, plus de cuivre est utilisé pour minimiser les pertes, dans certains moteurs IE3, le rotor complet est en cuivre. Cela augmente le prix d’achat du moteur.
Moteurs contrôlables en tension
Les moteurs contrôlables en tension sont des moteurs asynchrones dont la vitesse peut être contrôlée en réduisant la tension. Lorsque la tension nominale est appliquée, le moteur tourne à grande vitesse. Lorsque la tension du moteur est réduite, le moteur ralentit en conséquence.
Lorsque la tension du moteur diminue, le couple maximal du moteur diminue également. Tant que le moteur reste assez puissant pour entraîner la charge, la vitesse du moteur peut être contrôlée en réduisant la tension. Notez que tous les moteurs ne sont pas contrôlables en tension. Les types de moteurs contrôlables en tension couramment utilisés sont les moteurs à condensateur split permanent monophasé or les moteurs polaires monophasés ombragés..
Les moteurs contrôlables en tension sont souvent des moteurs monophasés..
La possibilité d’un contrôle de tension dépend également de la charge attachée au moteur. Si cette charge est un ventilateur, il est plus probable que le moteur puisse être contrôlé en tension. Un ventilateur a une courbe de couple quadratique. Cela signifie que la relation entre le régime du moteur et le couple moteur n’est pas linéaire. Par exemple, si la vitesse du ventilateur est réduite de 10 %, le couple requis pour maintenir cette vitesse sera inférieur de 20 à 30 % au couple requis pour maintenir une vitesse élevée. C’est pourquoi de nombreux ventilateurs avec moteur AC sont contrôlables en tension. En cas d’applications à couple constant, ce n’est pas toujours possible.
Le principal avantage des moteurs contrôlables en tension est leur simplicité. Ils sont faciles à contrôler et faciles à connecter. En plus de cela, ils sont très robustes et fiables. S’ils tombent en panne, ils sont faciles à réparer.
Les techniques suivantes peuvent être utilisées pour réguler la vitesse des moteurs à courant alternatif contrôlables en tension:
- Variateurs de vitesse à 5 étapes – Technologie à Autotransformateur
- Variateurs de vitesse variable électroniques - Technologie d’angle de phase basée sur Triac
- Convertisseur de fréquence Technologie de modulation de largeur d’impulsion (PWM) basée sur IGBT
PMSM ou Moteurs Synchrones à Aimants Permanents
Moteurs électriques : 4 pôles, 50 Hz
Puissance de sortie [kW]
Rendement [%]
Si des niveaux d’énergie très élevés sont nécessaires, les fabricants utilisent des rotors à aimants permanents, comme dans la plupart des moteurs IE4 et IE5. Les moteurs à rotors à aimants permanents doivent être commandés par un variateur de fréquence. Les moteurs à aimants permanents ont leur propre champ magnétique permanent.
Protection thermique pour moteurs CA
Un moteur CA est un appareil robuste avec une longue durée de vie. Cependant, faire fonctionner un moteur à courant alternatif à basse vitesse pendant une plus longue période de temps n’est pas sans risques. À basse vitesse, le moteur se refroidit moins. Cela peut provoquer une surchauffe des enroulements du moteur, ce qui peut entraîner une dégradation de son isolation. Cela peut provoquer des fuites électriques, des courts-circuits et éventuellement une panne du moteur. Pour éviter une panne du moteur, il est important d’empêcher le moteur de surchauffer.
À cette fin, de nombreux moteurs à courant alternatif sont équipés de contacts thermiques, également appelés CT. Ces contacts thermiques mesurent la température dans les enroulements du moteur. En cas de surchauffe du moteur, les contacts CT s’ouvrent. Certains variateurs de vitesse offrent une protection supplémentaire contre la surchauffe grâce à leur fonction de surveillance CT, qui désactive le moteur en cas de surchauffe pour éviter les dommages au moteur. En même temps, la sortie d'alarme sera activée pour indiquer un problème de moteur.
Comment faire fonctionner un moteur en toute sécurité ?
Interrupteurs de proximité
En cas d’entretien ou de remplacement du moteur, il est important de s’assurer que la puissance du moteur est - et reste - désactivée pendant l’intervention. La solution est un interrupteur de proximité avec une position d’arrêt cadenassable. Le technicien peut utiliser un cadenas pour verrouiller la position d’arrêt. Cela empêche le moteur d’être activé pendant la maintenance.
Les interrupteurs de proximité peuvent également être utilisés pour déconnecter le moteur en cas d’urgence. Les contacts électriques sont surdimensionnés de sorte qu’ils peuvent également interrompre les circuits électriques inductifs. Les contacts ouverts forcés répondent aux exigences de rupture de charge jusqu’à 690 volts.
En règle générale, des interrupteurs de proximité sont installés près du moteur ou à l’entrée d’une pièce ou d’une zone.