Optimiser le rendement des moteurs électriques : Obtenez plus de résultats pour votre argent

Publié pour la première fois ici.

Les moteurs électriques sont des dispositifs qui convertissent l'énergie électrique en force mécanique. Ils fonctionnent selon les principes de l'électromagnétisme, utilisant l'interaction entre les courants d'enroulement et les champs magnétiques pour générer une force. Certains moteurs, comme ceux utilisés dans l'industrie du transport, peuvent inverser l'effet et générer également de l'électricité, en convertissant la force en électricité.

De nombreuses usines industrielles attribuent plus de 70 % de leur consommation d'énergie aux moteurs. Ainsi, même une légère augmentation de l'efficacité peut réduire considérablement les dépenses énergétiques et améliorer les profits.

Comment augmenter l'efficacité des moteurs

Il existe un certain nombre de domaines dans lesquels des pertes d'efficacité motrice peuvent se produire. Elles vont des pertes par frottement et de chaleur à la dissipation du champ magnétique dans le noyau du moteur. Même le type de matériaux utilisés peut affecter le rendement global d'un moteur.

L'amélioration du rendement des moteurs peut être divisée en trois phases :

Phase 1 - Évaluation

La première étape consiste à surveiller et à documenter chaque moteur, et à évaluer le niveau de performance actuel. Rassembler et enregistrer les détails qui sont essentiels pour évaluer l'efficacité ou la consommation actuelle du moteur, comme

• L'âge du moteur
• Quelle est la puissance réelle du moteur
• Cotes de puissance et de consommation
• Quels types de niveaux de contrôle ont été mis en place dans votre établissement
• Identifier les différentes charges auxquelles le moteur est soumis en utilisant un enregistreur de puissance

Une fois que vous avez toutes les informations, vous pouvez utiliser un système de calcul du rendement, comme le Motor Master, pour calculer le rendement du moteur.

Phase 2 - Amélioration

Dès maintenant, vous pouvez utiliser les informations que vous avez recueillies au cours de la phase 1 pour apporter des améliorations immédiates. Les moteurs anciens sont intrinsèquement inefficaces, ils peuvent donc être remplacés par des moteurs modernes à plus haut rendement. S'il y en a qui sont surdimensionnés ou sous-dimensionnés, remplacez-les par des modèles de meilleure taille pour améliorer l'efficacité de fonctionnement.

Pour optimiser les moteurs que vous comptez conserver, examinez-les à la recherche de trois variables dont on sait qu'elles réduisent considérablement le rendement et même la durée de vie du moteur :

1. Déséquilibre de tension Dans un moteur triphasé, le déséquilibre de tension est la différence de tension entre les phases. Pour une performance et une efficacité optimales, les tensions des phases doivent être identiques ou aussi proches que possible : le calcul du déséquilibre de tension (Vu) est assez simple :
   • La moyenne de la tension sur les trois phases (Va)
   • Calculer l'écart le plus élevé par rapport à la moyenne (Vm)
   • Divisez la différence par le voltage moyen et multipliez le résultat par 100

   [(Va-Vm)X100] ÷ Va =

   Vu

   Avec une tension moyenne de 460V, une différence de 5V seulement crée un déséquilibre de tension de 1,1%. Alors que la National Electrical Manufacturers Association (NEMA) et la norme EN50160 préconisent un déséquilibre maximum de 5 % et 2 % respectivement, une différence de 1 % ou moins est généralement recommandée.

2. Déséquilibre de courant Le déséquilibre de courant est similaire au déséquilibre de tension. Contrairement à la tension, il est calculé en mesurant la différence entre le courant tiré à chacune des branches d'un moteur triphasé. La méthode de correction du déséquilibre de courant dépend des facteurs qui en sont la cause :
   • Dispositif de correction du facteur de puissance pour le déséquilibre causé par l'alimentation électrique
   • Rembobinage ou remplacement du moteur en cas de défaut interne ou d'installation défectueuse
   • Dans certains cas, l'achat d'un nouveau moteur est préférable...
     • Moteurs de plus de 15 ans et de moins de 40 ch
     • Moteurs non spécialisés de moins de 15 ch
     • Le coût du rebobinage dépasse 50 % de l'achat d'un nouveau moteur
3. Facteur de puissance Le facteur de puissance est le rapport (ou pourcentage) entre la puissance réelle (en KW) d'un moteur et sa puissance apparente (totale) (en KVA). La puissance apparente est une expression de la puissance réelle du moteur et de sa puissance réactive en kilovars (kVAR). Le facteur de puissance doit être évalué sur toutes les charges et circuits principaux, et pas seulement sur les moteurs. Une augmentation de la puissance réactive d'un moteur augmente la puissance apparente. Une augmentation de la puissance réactive d'un moteur augmente la puissance apparente, ce qui entraîne une diminution du facteur de puissance. Plus le facteur de puissance est proche de 1 (ou 100 %), mieux c'est, donc une diminution de la puissance réactive est généralement meilleure pour le rendement.

   L'objectif de la détermination du facteur de puissance est d'identifier les charges qui entraînent un retard de la puissance réactive et de concevoir des stratégies qui peuvent améliorer le facteur de puissance.

Phase 3 - Prolonger la période de vie

Outre les méthodes mentionnées ci-dessus, il existe quelques autres stratégies que vous pouvez utiliser pour augmenter la durée de vie des moteurs dans votre établissement, et donc leur efficacité opérationnelle également :

• Laminage - Au lieu d'utiliser des aciers au carbone moins chers, il est possible d'utiliser des aciers contenant un peu de silicium pour le laminage. L'utilisation d'une lamination plus fine et l'augmentation de leur longueur réduisent les pertes de noyau en limitant les effets de la saturation et de l'hystérésis.
• Lubrification - L'intervalle de lubrification est décidé par un certain nombre de facteurs, il faut donc être prudent lors de l'application des lubrifiants. Il ne faut jamais mélanger différents types de graisse, même ceux qui contiennent les mêmes éléments.
• Isolation - L'efficacité peut également diminuer en raison des courants de Foucault. Ceux-ci peuvent être réduits au minimum en isolant les feuilles ou en les laminant correctement.

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