Comment sélectionner un moteur pour l’entraînement ?

Comment sélectionner un moteur pour l’entraînement ? C’est l’une des questions les plus fréquentes qui se posent à la fois au stade de la conception de nouvelles machines et lors de la modernisation ou de la réparation de systèmes d’entraînement existants. Le choix d’un moteur adapté à un système d’entraînement a un impact direct sur la fiabilité de la machine, son efficacité énergétique, les coûts d’exploitation et la durée de vie des composants. Dans le cadre des activités de service de RGB Elektronika, nous rencontrons régulièrement des cas où un moteur mal choisi entraîne une surchauffe, des pannes fréquentes ou une consommation d’énergie excessive.

Cet article est informatif et technique – il a été préparé pour les ingénieurs, les spécialistes de l’automatisation et de la maintenance qui souhaitent comprendre comment calculer le moteur nécessaire, quels sont les types de variateurs disponibles et comment sélectionner un variateur pour un moteur dans la pratique industrielle.

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Comment choisir un moteur pour votre entraînement – notions techniques de base

Le choix d’un moteur pour la propulsion consiste principalement à déterminer correctement la puissance requise. Pour un fonctionnement optimal et économique, on part du principe que le moteur doit fonctionner à une charge de 90 à 95 % de la puissance nominale. Cette plage garantit le meilleur rendement énergétique et un fonctionnement thermique stable.
Un moteur trop grand par rapport à la demande réelle est à l’origine de.. :

• coût d’achat plus élevé
• travailler dans un domaine où l’efficacité est faible
• des pertes d’énergie inutilement élevées.

En revanche, un moteur trop petit présente un risque :

• surcharges,
• la surchauffe des enroulements,
• une réduction de la durée de vie,
• des pannes fréquentes et des arrêts de production.

Comment calculez-vous le moteur nécessaire ?

La base du calcul est la détermination du couple requis, qui est dérivé de :

• la masse du système entraîné,
• l’inertie des pièces mobiles,
• les caractéristiques de fonctionnement de la machine (démarrage, fonctionnement en régime permanent, freinage).

Connaissant le couple et la vitesse, la puissance mécanique du moteur peut être déterminée à partir de la formule :

_Pmech [kW] = (M [Nm] – n [rpm]) / 9550

Il s’agit d’une relation clé utilisée dans la pratique de l’ingénierie lors de la sélection des entraînements. Il convient de rappeler qu’une marge appropriée doit être ajoutée à la puissance obtenue, en tenant compte des pertes mécaniques, de l’efficacité de la boîte de vitesses et de la nature de la charge.

Nature de la vitesse et sélection du moteur

Un critère important est l’évolution de la vitesse dans le temps. Un moteur est sélectionné différemment pour un fonctionnement à vitesse constante et différemment pour des applications dynamiques.

Vitesse constante
Les moteurs asynchrones à courant alternatif sont le plus souvent utilisés dans les applications à vitesse constante. Ils se caractérisent par

• conception simple et durable,
• une grande fiabilité,
• bonne résistance aux conditions industrielles,
• peu d’exigences en matière d’entretien.

Vitesse variable
Dans les systèmes modernes, le contrôle de la vitesse est assuré par des moteurs à courant alternatif commandés par des variateurs. Cette solution le permet :

• contrôle de la vitesse en continu,
• le contrôle du couple,
• démarrage en douceur,
• la limitation des courants d’appel.

Les moteurs à courant continu à balais sont encore présents dans les installations anciennes, mais ils sont maintenant remplacés par des variateurs à courant alternatif en raison des exigences de service plus importantes et de l’usure des composants mécaniques.

Types d’entraînement – pourquoi un moteur pas à pas ?

Les moteurs pas à pas sont souvent utilisés pour des applications où la précision du positionnement est plus importante que la puissance. Ils fonctionnent bien dans :

• les systèmes à faible charge,
• les applications dont la plage de vitesse est limitée,
• des systèmes de positionnement simples.

Dans la pratique industrielle, les moteurs pas à pas constituent un bon choix lorsque la répétabilité est importante et que les exigences dynamiques ne sont pas élevées.

Comment sélectionner un variateur pour un moteur dans un environnement industriel ?

Le choix d’un moteur n’est pas seulement une question de puissance et de couple. Les conditions dans lesquelles il fonctionnera sont tout aussi importantes. Les éléments suivants doivent être pris en compte :

• le type de réseau – public ou interne ; la tension du moteur doit être compatible avec la tension du réseau,
• les conditions environnementales – humidité, poussière, présence de substances corrosives,
• le type de travail – continu, occasionnel ou intermittent,
• la nature de la charge – permanente ou dynamique,
• méthode de contrôle – direct, inverseur, servo,
• conditions de démarrage – démarrage difficile, démarrages fréquents,
• la possibilité de freinage – mécanique ou électrique,
• la nécessité de changer le sens de rotation.

Comment dimensionner l’entraînement en fonction du moteur ?

La taille de l’entraînement (variateur, servomoteur) doit être adaptée non seulement à la puissance nominale du moteur, mais aussi à celle du moteur :

• le courant nominal et le courant de surcharge,
• la nature de la charge,
• cycle de travail.

Dans la pratique, nous rencontrons souvent des cas où un onduleur sélectionné “sur contact” ne peut pas faire face à des surcharges dynamiques. C’est pourquoi il est toujours recommandé de prendre en compte les conditions de fonctionnement réelles et pas seulement les données du catalogue.

Chez RGB Electronics, nous nous occupons quotidiennement du diagnostic, de la réparation et du reconditionnement des moteurs et des systèmes d’entraînement. Nous savons donc qu’un moteur bien choisi n’est pas seulement synonyme de bon fonctionnement de la machine, mais aussi d’économies réelles et de réduction des pannes à long terme.

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