L'installation d'un compresseur implique de comprendre comment chaque composant affecte les autres et quelles normes et réglementations s'appliquent. Voici un aperçu des éléments à prendre en compte pour garantir le bon fonctionnement de votre système électrique.
Il est essentiel de choisir le moteur adapté à votre compresseur pour garantir le fonctionnement optimal de votre système.
Cela permet de réduire le risque de défaillance mécanique et d'éviter les réparations et les interruptions coûteuses. Plus le moteur dure et fonctionne, plus vous réalisez d'économies.
Les moteurs à induction triphasés à cage d'écureuil sont couramment utilisés pour faire fonctionner les compresseurs d'air. Les moteurs basse tension sont parfaits pour une puissance jusqu'à 450-500 kW, tandis que les moteurs haute tension sont plus efficaces pour une puissance plus élevée.
Le moteur est généralement refroidi par ventilateur et sélectionné pour fonctionner à des températures allant jusqu'à 40 °C et à une altitude de 1 000 m. Certains fabricants proposent des moteurs standard avec une capacité de température ambiante maximale de 46 °C. Lors du dimensionnement des installations de compresseurs à des altitudes ou des températures plus élevées, la sortie doit être détarée.
Le moteur est généralement monté sur bride et directement connecté au compresseur. La vitesse est adaptée au type de compresseur, mais dans la pratique, il ne s'agit que de moteurs à 2 ou 4 pôles ayant des vitesses respectives de 3 000 tr/min. La puissance nominale du moteur est également déterminée (à 1 500 tr/min).
L'utilisation d'un moteur surdimensionné peut entraîner
des coûts plus élevés,
un courant de démarrage inutilement élevé,
des fusibles plus grands,
un faible facteur de puissance,
et des niveaux d'efficacité réduits.
D'autre part, l'utilisation d'un moteur trop petit pour l'installation peut entraîner
Adapter la puissance du moteur aux exigences du compresseur permet d'éviter les problèmes potentiels et garantit le fonctionnement optimal du moteur. Cela profite à la fois au moteur et au compresseur, puisqu'ils durent plus longtemps et fonctionnent plus efficacement.
La classe de protection du moteur est une mesure de la résistance d'un moteur à la poussière et à l'eau. La classe de protection du moteur est régie par des normes.
Il est important de noter que les moteurs ouverts ne sont pas idéaux pour une utilisation avec des compresseurs, car ils ne fournissent pas une protection adéquate contre la poussière et l'eau. Par exemple, un moteur IP23 ne peut résister qu'aux éclaboussures d'eau ou à une brume fine, mais pas à une immersion totale dans du liquide.
La conception résistante à la poussière et aux jets d'eau (IP55) est préférable aux moteurs ouverts (IP23), qui peuvent nécessiter un démontage et un nettoyage réguliers.
Dans d'autres cas, les dépôts de poussière dans la machine peuvent entraîner une surchauffe, ce qui réduit la durée de vie. Comme le boîtier du compresseur protège également contre la poussière et l'eau, il est également possible d'utiliser un indice de protection inférieur à IP55.
La méthode de démarrage est également un facteur important à prendre en compte lors du choix d'un moteur. Pour un démarrage étoile/triangle, le moteur ne démarre qu'avec un tiers de son couple de démarrage normal. Il peut donc être utile de comparer les courbes de couple du moteur et du compresseur pour garantir un démarrage correct du compresseur.
Les méthodes de démarrage les plus courantes sont le démarrage direct, le démarrage étoile/triangle et le démarrage progressif.
Le démarrage direct est simple, mais présente un courant et un couple de démarrage élevés qui peuvent endommager le moteur.
Le démarrage étoile/triangle limite le courant de démarrage et se compose de trois contacteurs, d'un disjoncteur thermique et d'un temporisateur qui fait passer le moteur d'une connexion étoile à triangle.
Le démarrage progressif est une méthode de démarrage en douceur qui utilise des commutateurs à semi-conducteurs pour limiter le courant de démarrage.
Le démarrage direct est simple et ne nécessite qu'un contacteur et un disjoncteur thermique. Il présente néanmoins deux inconvénients : son courant de démarrage est élevé (6 à 10 fois supérieur au courant nominal du moteur), de même que son couple de démarrage, ce qui peut notamment endommager les arbres et les raccords.
Le démarrage étoile/triangle permet de limiter le courant de démarrage. Le démarreur est constitué de trois contacteurs, d'un disjoncteur thermique et d'un temporisateur.
Le moteur démarre avec la connexion étoile. Après une durée déterminée (lorsque la vitesse a atteint 90 % de la vitesse nominale), le temporisateur change de contacteur au niveau du moteur pour passer à la connexion triangle, correspondant au mode de fonctionnement.
Le démarrage étoile/triangle réduit le courant de démarrage à environ un tiers de celui du démarrage direct. Cependant, dans le même temps, le couple de démarrage chute également à un tiers.
Le couple de démarrage relativement faible signifie que la charge du moteur doit être faible pendant la phase de démarrage, de sorte que le moteur atteigne pratiquement sa vitesse nominale avant de passer à la connexion triangle.
Si la vitesse est trop faible, un pic de courant/couple aussi important qu'avec un démarrage direct est généré lors du passage à la connexion triangle.
Le démarrage progressif (ou démarrage en douceur), qui peut être une méthode de démarrage alternative au démarrage étoile/triangle, nécessite un démarreur composé de semi-conducteurs (interrupteurs de puissance de type IGBT) au lieu de contacteurs mécaniques. Le démarrage est progressif et le courant de démarrage est limité à environ trois fois le courant nominal.
Les démarreurs pour démarrage direct et démarrage étoile/triangle sont, dans la plupart des cas, intégrés dans le compresseur.
Pour les grandes installations de compresseurs, les unités peuvent être installées séparément au sein de l'appareillage de connexion, pour les raisons suivantes :
(Voir plus d'informations sur la façon de créer des conditions de travail optimales dans votre salle des compresseurs.)
Notez qu'un démarreur pour le démarrage progressif est généralement placé de façon distincte, à côté du compresseur en raison du rayonnement thermique. Toutefois, il peut être intégré à l'intérieur du compresseur, à condition que le système de refroidissement soit correctement installé. Le dispositif de démarrage des compresseurs haute tension se trouve toujours dans une armoire électrique distincte.
Découvrez les principes clés des moteurs électriques.
Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire de connecter une tension de commande séparée au compresseur, car il est déjà équipé d'un transformateur de commande intégré. L'extrémité principale du transformateur est raccordée à l'alimentation électrique du compresseur, ce qui permet un fonctionnement plus fiable.
En cas de problème d'alimentation électrique, le compresseur s'arrête immédiatement et ne redémarre pas. Cette fonction, avec une tension de commande alimentée en interne, doit être utilisée lorsque le démarreur est situé loin du compresseur.
Les câbles doivent, conformément aux dispositions de la norme, « être dimensionnés de sorte que, pendant le fonctionnement normal, ils ne subissent pas de températures excessives et qu'ils ne soient pas endommagés thermiquement ou mécaniquement par un court-circuit électrique ».
Pour choisir les câbles adaptés à une tâche, vous devez tenir compte des éléments suivants :
Les fusibles peuvent également être utilisés pour protéger les câbles contre les courts-circuits et les surcharges.
Lorsque vous utilisez des moteurs, vous avez besoin de deux types de protection. La protection contre les courts-circuits, comme les fusibles, permet d'éviter les courts-circuits électriques dangereux. Le disjoncteur thermique, qui correspond généralement à la protection du moteur incluse dans le démarreur, déclenche et coupe le démarreur si le courant dépasse un certain niveau. Cela protège le moteur et ses câbles.
La protection contre les courts-circuits protège le démarreur, le disjoncteur thermique et les câbles. Pour choisir la bonne section de câbles, vous pouvez consulter la norme IEC 60364-5-52.
Il existe un autre facteur important : la "condition de déclenchement". Cela signifie que l'installation doit être conçue pour disjoncter rapidement et en toute sécurité en cas de court-circuit. Pour vous assurer que la condition est remplie, vous devez tenir compte de la longueur du câble, de la section transversale et de la protection contre les courts-circuits.
La protection contre les courts-circuits est placée sur l'un des points de démarrage des câbles et peut inclure des fusibles ou un disjoncteur. Ces deux options fournissent le niveau de protection approprié, étant donné que la solution que vous choisissez est correctement adaptée au système.
Les fusibles fonctionnent mieux pour les courants de court-circuit importants, mais ne créent pas de coupure entièrement isolante et présentent des temps de déclenchement longs pour les petits défauts. Les disjoncteurs créent une coupure rapide pour un isolement total, même pour les petits courants de défaut, mais nécessitent une planification plus importante. Le dimensionnement de la protection contre les courts-circuits dépend de la charge attendue ainsi que des limites du démarreur.
Pour la protection contre les courts-circuits du démarreur, reportez-vous à la norme IEC (Commission électrotechnique internationale) 60947-4-1 Type 1 et Type 2.
La sélection du Type 1 ou du Type 2 est basée sur l'impact d'un court-circuit sur le démarreur.
Type 1 : « … dans des conditions de court-circuit, le contacteur ou le démarreur ne doit causer aucun danger aux personnes ni à l'installation et peut ne pas être réutilisable sans réparation ou remplacement de pièces. »
Type 2 : « … dans des conditions de court-circuit, le contacteur ou le démarreur ne doit causer aucun danger aux personnes ni à l'installation et doit pouvoir être réutilisé. Le risque de soudure légère des contacteurs est reconnu, auquel cas le fabricant doit indiquer les mesures d'entretien requises … »
Les moteurs électriques consomment à la fois de la puissance active (qui se traduit par un travail mécanique) et de puissance réactive (qui magnétise le moteur). La puissance réactive place une charge sur les câbles et le transformateur. Le facteur de puissance, cos φ, détermine la relation entre les deux. Il se situe généralement entre 0,7 et 0,9, avec une valeur inférieure pour les moteurs plus petits.
Vous pouvez augmenter le facteur de puissance à pratiquement 1 en générant la puissance réactive directement via la machine à l'aide d'un condensateur. Ainsi, vous n'avez pas besoin de tirer autant de puissance réactive sur le secteur. Cela permet d'éviter des frais supplémentaires de la part du fournisseur d'alimentation pour le prélèvement de la puissance réactive au-delà d'un niveau prédéterminé. Cela permet également de soulager les transformateurs et les câbles fortement sollicités.
En tenant compte de ces facteurs, vous pouvez créer un système électrique fonctionnant correctement et qui optimise les performances et la durée de vie de votre compresseur.
L'utilisation d'un moteur trop grand pour un compresseur d'air peut présenter divers inconvénients. Cela peut entraîner des dépenses plus importantes, une augmentation du courant de démarrage, la nécessité de fusibles plus grands, un facteur de puissance plus faible et un rendement réduit.
Si un moteur est sous-dimensionné par rapport à l'installation, il risque d'être surchargé et de tomber en panne.
Si vous hésitez toujours quant au choix du compresseur dont vous avez besoin, voici quelques conseils utiles pour choisir un compresseur d'air.
Pour en savoir plus sur le processus d'installation d'un compresseur, voir ci-dessous.
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