Sans un bon refroidissement du moteur, la production s'arrête

"Si ça tourne, c'est que c'est bon, non?" Nous tenons à détromper les responsables de production qui sont confrontés à ce genre de propos. Avec les moteurs, tant va la cruche à l'eau qu'à la fin elle se brise. Les moteurs qui surchauffent continuellement n'ont pas seulement une durée de vie limitée, ils présentent également un risque pour la sécurité et compromettent la production. Un refroidissement adéquat n'est donc pas superflu.

D'où vient la chaleur?

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles un moteur devient trop chaud.

Une première raison peut être trouvée dans la construction interne. Bien que l'efficacité des moteurs se soit considérablement améliorée ces dernières années grâce aux classes d'efficacité IEx, il y aura toujours des pertes internes. Les pertes combinées du rotor et du stator entraînent une accumulation de chaleur qui doit être dissipée en interne.

Une autre cause est un moteur mal dimensionné. Les moteurs trop gros consomment trop d'énergie, mais les moteurs trop petits ne peuvent pas supporter la charge et se mettent alors à chauffer. La cause d'un mauvais dimensionnement n'est pas toujours du ressort du fournisseur de la machine. Des changements dans l'installation de l'utilisateur (vitesse, charge) peuvent également en être la cause.

Une troisième raison peut être trouvée dans l'alimentation en courant. En particulier dans les entreprises ayant des installations lourdes, des chutes de tension peuvent se produire, ce qui a un certain impact sur la gestion de la chaleur. Un moteur qui sort de sa plage de tension sera plus sollicité et créera donc plus de chaleur.

Les facteurs environnementaux peuvent également avoir une influence négative sur l'efficacité du refroidissement. Un mauvais positionnement à côté de sources de chaleur, le recouvrement des trous de ventilation et le manque d'entretien adéquat ne feront qu'augmenter l'accumulation de chaleur.

Quelles sont les conséquences?

L'absence de refroidissement efficace a un impact négatif important sur la durée de vie de votre moteur. C'est particulièrement vrai pour les roulements et le système d'isolation, les pièces les plus sensibles à la surchauffe.

Les roulements et le système d'isolation sont les plus sensibles à la surchauffe

Une bonne règle de base est la suivante:

• La durée de vie du système d'isolation du moteur est divisée par deux pour chaque dizaine de degrés au-dessus de la température nominale et multipliée par deux pour chaque dizaine de degrés en dessous.
• La durée de vie de la graisse pour roulements de votre moteur est divisée par deux pour chaque quinzaine de degrés au-dessus de la température nominale et multipliée par deux pour chaque quinzaine de degrés en dessous.

En bref, une bonne gestion de la chaleur permet d'obtenir un moteur fiable et robuste avec une durée de vie plus longue. Mais ce n'est pas tout: avec un système de refroidissement efficace, il est parfois même possible d'utiliser un moteur plus petit dans les projets de rétrofit, ce qui permet de réaliser des économies supplémentaires en termes de poids, d'espace et de coût.

Quelles méthodes de refroidissement?

L'importance du refroidissement est également illustrée par l'IEC, qui lui a consacré une norme spécifique. La norme IEC 60034-6 définit plusieurs méthodes pour un refroidissement efficace des moteurs électriques. Chaque méthode est désignée par un code IC qui indique les éléments individuels de la méthode de refroidissement.

Cinq facteurs distinctifs sont identifiés: Le type de circuit, le refroidissement primaire, la méthode de déplacement du refroidissement primaire, le refroidissement secondaire et enfin la méthode de déplacement du refroidissement secondaire (voir tableau). En renseignant les propriétés du système de refroidissement, vous obtenez le code correspondant. En général, seuls les chiffres sont utilisés, et les 2 lettres disparaissent du code.

En plus de cette méthode, nous constatons souvent - selon le fabricant - que le code NEMA est aussi fréquemment utilisé. Il fonctionne avec une abréviation du type de moteur.

Le code IC correspondant est indiqué entre parenthèses:

• TEFC Entièrement fermé et refroidi par ventilateur (IC 411)
• TENV Entièrement fermé et non ventilé (IC 410)
• TEFV Entièrement fermé et ventilé (IC 416)
• TEAO Entièrement fermé et refroidi par air (IC 418)

Notez que tous ces codes commencent par '4' et dissipent donc la chaleur à travers le matériau du boîtier.

IC 411

Cette méthode de refroidissement est très largement utilisée. Le moteur est refroidi par un ventilateur externe qui est monté sur l'arbre du moteur. Le ventilateur varie en fonction de la vitesse du moteur. En raison de sa simplicité, cette méthode est utilisée, entre autres, dans les pompes, les ventilateurs et les systèmes hydrauliques. L'inconvénient de cette méthode, surtout si l'application a une grande inertie, est qu'une chaleur supplémentaire peut se développer dans le moteur électrique en raison du courant de démarrage élevé et plus long. En outre, à l'arrêt, un moteur électrique ne peut évidemment pas être refroidi par le ventilateur qui est monté directement sur le même arbre moteur.

IC 410

Cette méthode est encore plus simple. Le refroidissement n'est pas assuré par le ventilateur, mais uniquement par la convection naturelle à travers le boîtier et la base. Il va sans dire que le nombre d'applications est ici beaucoup plus limité. En principe, ces types sont principalement utilisés dans des applications où le moteur n'est utilisé que pendant une courte période à chaque fois, de sorte qu'il y a suffisamment de temps d'arrêt pendant lequel la chaleur générée peut être dissipée. Les treuils et les palans en sont des exemples. La construction sans ventilateur supplémentaire permet de réduire l'entretien.

IC 416

Ici, le moteur est refroidi par un ventilateur axial motorisé monté à l'extérieur et fourni avec le moteur. Cela présente l'avantage - par rapport à l'IC411 - de pouvoir maintenir la vitesse du ventilateur et donc le refroidissement à un niveau fixe. L'utilisation croissante des VFD est un facteur important de la croissance de ce type de refroidissement. Lorsqu'on utilise un VFD dans un IC 411, le ventilateur interne est constamment soumis à des changements de vitesse. Ce n'est pas le cas avec cette configuration.

IC 418

Les tours de refroidissement, les ventilateurs industriels et les applications HVAC peuvent utiliser une autre méthode de refroidissement, où l'application elle-même renvoie une brise de refroidissement sur le boîtier du moteur. Si la capacité de refroidissement est suffisamment importante, il est souvent possible de passer à un moteur de plus petite taille.

Autres méthodes

Les méthodes mentionnées peuvent être populaires, mais certaines applications nécessitent une approche différente. Les moteurs à haute tension (< 1.000 V), par exemple, ont un besoin de refroidissement plus élevé. Dans ce cas, on peut passer à un refroidissement par eau via un échangeur de chaleur (air/eau).

En outre, le refroidissement par eau est également possible par le biais d'une gaine de refroidissement, l'eau étant introduite dans des canaux du boîtier. Cela crée un circuit de refroidissement.

Dans certaines applications, un ventilateur peut être monté directement dans le boîtier et s'attaquer à la génération de chaleur directement à la source.

Le refroidissement standard n'est pas non plus toujours suffisant pour les installations hydrauliques. Il existe sur le marché des moteurs spécifiques qui peuvent être immergés dans le liquide de refroidissement.