Comment choisir son moteur électrique ?

Le moteur électrique peut produire beaucoup de chaleur lorsqu’il est en fonctionnement. Un ventilateur, situé sous un couvercle de protection, tourne avec l’arbre de sortie afin de refroidir tous les composants internes du moteur. Les ailettes sur le boîtier principal contribuent à augmenter la surface de contact avec l’air, ce qui permet d’éliminer plus de chaleur. L’arbre de sortie est guidé en rotation par deux roulements. A l’intérieur du boîtier principal, nous trouvons le stator (partie fixe de moteur). Il est constitué d’un certain nombre de fils en cuivre émaillés, enroulés et positionnés sur le périmètre intérieur du boîtier. Les extrémités des bobines sont connectées à une boîte de raccordement.

L’enroulement du stator produit un champ magnétique tournant. Un courant induit se produit dans les barres du rotor générant un autre champ magnétique. Ce dernier interagit avec le champ magnétique du stator, ce qui provoque la rotation du rotor. Le changement de sens de rotation se fait par l'inversement des pôles.

Un mauvais choix du moteur électrique peut provoquer l’endommagement de votre machine ou augmenter les temps d’arrêt dans une unité de production autonome. Faire le bon choix de moteur en fonction de vos besoins vous aide à optimiser l'utilisation de votre machine. Analysez bien vos besoins et considérez les critères de choix suivants :

Puissance utile

Le choix du moteur se fait sur la base d’une démarche de calcul déclenché à partir d’un besoin énoncé et qu’on appelle aussi le bilan des puissances du moteur électrique. La puissance de fonctionnement de votre équipement correspond à la puissance de l’arbre de sortie du moteur, aussi appelée la puissance utile du moteur (Pu). Cette puissance est très importante pour déterminer par la suite la puissance absorbée par le moteur (Pa), l’ensemble des puissances de perte correspondant à l’énergie non utilisée, le rendement (ƞ), le facteur de puissance (cos ɸ), les tensions d’alimentation (U) et les intensités des courants d'alimentation (I) de fonctionnement.

Couple utile

Le couple de sortie de votre moteur ou couple utile (Cu) est le couple d’entrée de votre machine. Cela permet de déterminer la vitesse nominale de rotation (N) ainsi que le nombre de paires de pôles.

Type d’alimentation

Le type d’alimentation dépend de la nature de votre machine ou équipement. Certains équipements ne fonctionnent qu’avec un courant continu et d’autres ne fonctionnent qu’avec un courant alternatif.

Vitesse variable ou constante

La variation de vitesse dépend aussi de la machine à entraîner. Certains types de moteurs ne fonctionnent qu'à une vitesse constante. D'autres fonctionnent à une vitesse variable qui permet la variation de la performance de la machine.

Dimensions du moteur et les performances dynamiques

L'encombrement des machines à concevoir ou des installations automatisées à mettre en place nous impose à bien considérer les dimensions et les critères techniques des moteurs à utiliser. Les performances dynamiques telles que les performances de la commande et l'inertie du moteur sont aussi à prendre en compte lors du fonctionnement.

Critères économiques

En faisant le choix de votre moteur électrique, il faut considérer le coût d'achat et le coût d'utilisation du moteur. La classification énergétique des moteurs peut vous aider à bien optimiser vos coûts.

Décodage de la plaque signalétique d'un moteur électrique

Une plaque signalétique d'un moteur électrique est une carte d'identité délivrée et certifiée par le constructeur. Elle contient les caractéristiques électriques nominales relatives au bon fonctionnement du moteur. Ces caractéristiques sont indiquées dans la figure ci-dessous. Elles sont à vérifier avant le branchement de votre moteur.

Différentes gammes de moteurs électriques ont été conçues pour en servir d'une grande variété d'applications et répondre aux besoins de la clientèle.

Moteur électrique à courant alternatif asynchrone : monophasé et triphasé

Le moteur électrique à courant alternatif asynchrone, aussi appelé le moteur électrique à induction, est un moteur dont sa vitesse de rotation est légèrement inférieure à la vitesse de rotation du champ magnétique généré par les enroulements du stator, d'où la nomination de la vitesse de glissement. Cette vitesse peut être facilement ajustée en contrôlant la fréquence d'alimentation électrique.

Il existe deux types de moteurs asynchrones :

• Le moteur asynchrone triphasé est un moteur autonome composé de trois enroulements monophasés décalés de 120°, produisant trois champs magnétiques déphasés. Il est alimenté par un système d’alimentation triphasé.
• Le moteur asynchrone monophasé est composé d’un seul enroulement sur le stator. Le moteur asynchrone monophasé peut être alimenté par un système d’alimentation monophasé ou triphasé. Au lancement, il nécessite un démarrage forcé par un condensateur de démarrage.

Application et Avantages/ Inconvénients

Les moteurs électriques asynchrones sont plus simples à entretenir et ont une durée de vie plus longue. Leur technologie adaptée les rend fiables, robustes et polyvalents. Les moteurs triphasés sont utilisés pour alimenter les machines industrielles à grande charge. Tandis que les moteurs monophasés sont utilisés pour les appareils électroménagers et les machines à petites charges.

Moteur électrique à courant alternatif synchrone : monophasé et triphasé

Le rotor d’un moteur électrique à courant alternatif synchrone tourne à une même vitesse que celle de rotation du champ magnétique généré par les enroulements du stator, d’où la nomination de la vitesse de synchronisation. Tout comme les moteurs électriques asynchrones, il existe des moteurs synchrones monophasés et des moteurs synchrones triphasés.

Application et Avantages/ Inconvénients

Le rendement d’un moteur électrique à courant alternatif synchrone est meilleur que celui d’un moteur asynchrone (jusqu’à 90% à 95%). Sa vitesse reste constante même si sa charge peut être variable. Il est utilisé dans les systèmes de grande précision tels que les robots et les machines de mesure et d’instrumentation.

Moteur à courant continu : moteur brushless/moteur à aimant permanent

Les moteurs électriques à courant continu possèdent un stator à aimant permanent. Comme son nom l’indique, il est alimenté par un courant continu généré par des batteries embarquées.

Application et Avantages/ Inconvénients

Les moteurs électriques à courant continu sont fabriqués en très grandes séries. Ils sont utilisés dans les machines électroportatives (les perceuses, les visseuses, les ponceuses, etc), la domotique, le modélisme et d’autres systèmes tels que les systèmes lève-vitres électriques, les essuie-glaces et démarreurs. Le seul inconvénient du moteur électrique à courant continu est sa durée de vie limitée due à l’usure par frottement des balais montés sur le rotor.

Ci-dessous, un tableau récapitulatif donne un aperçu des différents types des moteurs électriques en fonction de certains critères :

Réglementation de l’efficacité énergétique des moteurs électriques

Le rendement (ƞ) d’un moteur électrique est défini par le quotient de la puissance utile (Pu) sur la puissance absorbée (Pa). Une nouvelle réglementation de l’efficacité énergétique des moteurs électriques a été annoncée à partir du juillet 2021. La norme EN 60034 définit les classes de rendement :

• IE1 : rendement standard,
• IE2 : rendement élevé,
• IE3 : rendement premium,
• IE4 : rendement super premium.

L’augmentation du rendement du moteur électrique utilisé pour votre machine ou votre équipement est proportionnelle à la réduction des pertes en énergie nécessaires pour effectuer le travail demandé.

N'hésitez pas à consulter notre site web pour trouver les données et les fiches techniques relatives aux moteurs électriques disponibles sur le marché et effectuer le choix approprié.