Moteur électrique synchrone à aimant permanent avec variateur Baldor Electric Company
Nouvelle solution à entraînement direct : remarquable amélioration de la fiabilité et du rendement énergétique dans la construction de colonnes de refroidissement
absence de réducteurs et commande optimisée de la vitesse variable des ventilateur
le 21 Août 2009 --- Baldor présente une nouvelle technique de commande à entraînement direct des ventilateurs de colonnes de refroidissement qui améliore considérablement la fiabilité par la suppression des pièces mobiles tout en réalisant des économies d'énergie et avec un fonctionnement silencieux.

Cette technique a recours à un nouveau moteur à aimants permanents qui fournit le couple élevé nécessaire en réduisant son volume afin de le monter dans des colonnes de refroidissement : il se place sous le ventilateur à l'emplacement actuellement occupé par le réducteur dans les systèmes à transmission classique.

Les colonnes de refroidissement à air s'utilisent généralement dans les moyens et gros systèmes de climatisation de bureaux et de bâtiments industriels. De gros ventilateurs font circuler l'air sur un support humide afin de refroidir l'eau avant de le renvoyer au groupe de climatisation.

La technique de transmission la plus courante pour de tels ventilateurs se compose d'un moteur CA à induction raccordé au ventilateur par un arbre, un accouplement à disque et un réducteur à angle droit qui diminue la vitesse du moteur pour assurer la circulation de l'air dans le ventilateur. Une telle disposition souffre de nombreux inconvénients : le réducteur tourne rapidement et nécessite des inspections et une maintenance régulière du circuit de lubrification et des joints ; des défauts d'alignement de la transmission provoquent des vibrations, de l'usure et du bruit ; cette transmission complexe entraîne d'importantes pertes d'énergie.

Nouvelle solution originale de Baldor, la transmission VS1 pour les colonnes de refroidissement réalise un entraînement direct à faible vitesse grâce à la commande de vitesse variable optimisée pour la climatisation des bâtiments. En supprimant l'arbre et le réducteur, cette solution présente un nombre minimal de pièces mobiles, améliore remarquablement la fiabilité et le rendement, et diminue l'investissement.

Le moteur synchrone à aimants permanents utilise une technologie d'économie d'énergie qui, associée à la suppression du réducteur, procure un meilleur rendement que les systèmes classiques à vitesse constante par l'élimination des pertes de transmission dans le réducteur et dans la chaîne cinématique. Il est possible d'obtenir des économies d'énergie supplémentaires en faisant fonctionner le ventilateur à faible vitesse pendant les heures creuses où la charge du système est pratiquement nulle. L'entraînement direct réduit aussi notablement le bruit et supprime la contamination de l'eau de refroidissement par d'éventuelles fuites du réducteur.

Le moteur qui entraîne directement le ventilateur est commandé par un variateur Baldor VS1 doté d'un algorithme de contrôle de la vitesse spécialement mis au point pour cette application. La commande de la vitesse variable des ventilateurs permet d'importantes économies d'énergie par rapport aux anciennes solutions à vitesse constante. L'algorithme Baldor commande sans capteur le moteur à aimants permanents optimisé pour l'inertie élevée du ventilateur avec un faible courant de démarrage.

Ce moteur synchrone fait partie de la gamme Baldor de moteurs à aimants permanents. Grâce aux remarquables améliorations de ces dernières années des propriétés magnétiques et thermiques des aimants permanents, cette technologie constitue une alternative viable par rapport aux moteurs CA classiques à induction : elle procure des avantages importants en termes de rendement, même par rapport aux plus récents moteurs à haut rendement. La carcasse feuilletée supprime le classique carter extérieur en acier moulé des gros moteurs CA et libère de l'espace pour les matériaux magnétiques actifs (qui produisent le couple). Le résultat est un moteur moins encombrant pour un couple identique qui permet à Baldor de proposer une technique de mise à niveau des colonnes de refroidissement dans l'espace actuellement occupé par le réducteur. Le moteur génère en permanence un couple constant sur l'ensemble de sa plage de vitesses et utilise une construction optimale des pôles pour obtenir un rendement et un facteur de puissance maximaux.

Une protection rigoureuse est un critère important dans cette application du fait de l'humidité élevée de l'environnement. L'isolement par résine époxy imprégnée sous vide, technique dérivée de l'armement naval à l'origine, est appliqué aux enroulements du stator. L'extrémité de l'arbre de transmission du moteur est également protégée par un joint métallique en labyrinthe Inpro, sans contact et sans usure, associé à un couvercle déflecteur qui empêche la pénétration d'humidité et d'agents contaminants dans le moteur.

Avant son lancement, ce nouveau produit Baldor a été testé et comparé à une colonne de refroidissement avec ventilateur classique dans un bâtiment universitaire équipé de deux colonnes de refroidissement identiques renfermant des ventilateurs de 5,5 mètres. Une de ces colonnes était laissée dans son état d'origine lors de sa construction. L'autre a été mise à niveau avec le nouveau moteur Baldor à aimants permanents et un variateur de vitesse. Des mesures de vérification de la puissance effectuées par un organisme indépendant ont révélé une réduction d'environ 13 % de la puissance d'entrée à pleine charge pour le montage à transmission directe, ce qui représentait d'importantes économies sur la consommation d'énergie électrique.

« La transmission directe constitue une technique profitable à toutes les parties dans les applications de climatisation des bâtiments », indique Rich Schaefer de Baldor. « Elle simplifie notablement la transmission pour les fabricants de colonnes de refroidissement et offre de nombreux avantages à l'utilisateur final, entre autres : meilleure fiabilité, maintenance considérablement réduite, frais d'exploitation moindres et fonctionnement plus silencieux. »

Ce système est maintenant disponible pour des puissances comprises entre 7 et 145 kW (9,5 à 192 cv) et des vitesses de 150 à 500 tr/min pour l'entraînement de ventilateurs de 2,1 à 5,5 mètres de diamètre.

La bride de fixation du moteur est interchangeable avec les réducteurs de vitesse couramment utilisés sur le marché mondial des colonnes de refroidissement. Une platine d'adaptation est un moyen simple pour le montage du moteur avec d'autres réducteurs.