Tutoriel Facteur de marche des moteurs électriques

Suite à un nombre important de question à ce sujet et dans la mesure où certaines sociétés utilisent ces données comme arguments commerciaux nous allons essayer de clarifier la chose.

Les moteurs subissent un cycle d'essais qui sont une suite de différentes conditions d'essai de fonctionnement, qui sont fondées sur des conditions d'utilisation réelles, telles qu'elles sont définies par exemple par la spécification du produit considéré. L'équipement destiné à l'essai de fiabilité est normalement soumis à des cycles d'essais répétés. Le nombre de cycles dépendra du temps d'essai cumulé à prendre en compte, qui est prescrit par le plan d'essai de conformité choisi dans la CEI 605-7, ou convenant pour des essais de détermination selon la CEI 605-4.

Ce processus progressif est prévu pour tout équipement spécifique à mettre en essai, quand on estime nécessaire de simuler étroitement les conditions réelles d'utilisation de cet équipement. Il s'applique complètement aux essais effectués en laboratoire, mais il ne peut être appliqué aux essais en exploitation, pour autant que les conditions puissent être contrôlées, qu'en se limitant aux conditions de fonctionnement (incluant la charge, l'alimentation, etc.).

Le type de service et le facteur de marche font partie des critères du fabricant lors du choix du moteur.

Que sont ces paramètres :

. Type de service S
Bobinage du stator (ou aussi du rotor s’il s’agit d’un rotor bobiné) : en service S1 le moteur tourne au régime nominal (service continu), les services S3, S4 et S5 sont des services intermittents (le bobinage est « sous dimensionné » et il chauffe plus vite sous les démarrages répétés, ainsi que des freinages électriques.

. facteur de marche a
Il s’agit du temps de marche du moteur dans un Service S autre que le service S1.
En essayant de simplifier :
Ce facteur permet de quantifier le type de service intermittent en % un facteur de marche de 20%, veut dire que sur un cycle de 5 minutes, il sera en fonctionnement pendant une minute et au repos pendant 4 minutes.

Service type S1 - Service continu

Fonctionnement à charge constante maintenu pendant une durée suffisante pour que la machine atteigne l’équilibre thermique.
L'abréviation appropriée est S1.


Service type S2 - Service temporaire

Fonctionnement à charge constante pendant un temps détermine, moindre que celui requis pour atteindre l’équilibre thermique, suivi d'un temps de repos d'une durée suffisante pour rétablir a 2 K près l’égalité de température entre la machine et le fluide de refroidissement.
L'abréviation appropriée est S2, suivi de la valeur de la durée du service.
Exemple: S2 60 min.


Service type S3 - Service intermittent périodique

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps de fonctionnement à charge constante et un temps de repos. Dans ce service, le cycle est tel que le courant de démarrage n'affecte pas l’échauffement de façon significative. L'abréviation appropriée est S3, suivi de la valeur du facteur de marche. Exemple: S3 25 %.


Service type S4 - Service intermittent périodique a démarrage²

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps non négligeable de démarrage, un temps de fonctionnement à charge constante et un temps de repos.
L'abréviation appropriée est S4, suivi des valeurs du facteur de charge, du moment d'inertie du moteur (JM) et du moment d'inertie de la charge (Jext), tous deux rapportés à I'arbre au moteur.
Exemple: S4 25% JM = 0,15 kg x m² Jext = 0,7 kg x m²

²Un service type périodique implique que l’équilibre thermique n'est pas atteint pendant la période de charge

Service type S5 - Service intermittent périodique à freinage electrique²

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps de démarrage, un temps de fonctionnement à charge constants, un temps de freinage électrique et un temps de repos.
L'abréviation appropriée est S5, suivi des valeurs du facteur de marche, du moment d'inertie du moteur (JJ et du moment d'inertie de la charge (Jext), tous deux rapportes a I'arbre du moteur.
Exemple: S5 25% JM = 0,15 kg x m² Jexl = 0,7 kg x m²


Service type S6 - Service ininterrompu périodique a charge intermittente²

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps de fonctionnement a charge constante et un temps de fonctionnement à vide. II n'y a pas de temps de repos.
L'abréviation appropriée est S6, suivi des valeurs du facteur de marche.
Exemple: S5 40 %



Service type S7 - Service ininterrompu périodique à freinage electrique²

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps de démarrage, un temps de fonctionnement à charge constante et un temps de freinage électrique. II n'y a pas de temps de repos.
L'abréviation appropriée est S7, suivi des valeurs du moment d'inertie du moteur (JM) et du moment d'inertie de la charge (Jext), tous deux rapportes a I'arbre du moteur.
Exemple: S7 JM = 0,4 kg x m2 Jext = 7,5 kg x m²


Service type S8 - Service ininterrompu périodique à changements liés de charge et de vitesse²

Suite de cycles de service identiques comprenant chacun un temps de fonctionnement à charge constante correspondent à une vitesse de rotation prédéterminée, suivie d'un ou plusieurs temps de fonctionnement à d'autres charges constantes correspondant à différentes vitesses de rotation (réalisées par exemple par changement du nombre de pôles dans le cas des moteurs à induction). II n'y a pas de temps de repos.
L'abréviation appropriée est S8, suivi des valeurs du moment d'inertie du moteur (JM) et du moment d'inertie de la charge (Jext), tous deux rapportes à I'arbre du moteur, de même que de la charge, de la vitesse et du facteur de marche pour chacun des régimes caractérisés par une vitesse.
Exemple: S8 JM = 0,5 kg x m² Jext = 6 kg x m²
16kW 740 min-1 30%
40 kW 1460min-1 30%
25 kW 980 min-1 40 %


Service type S9 - Service à variations non périodiques de charge et de Vitesse

Service dans lequel généralement la charge et la Vitesse ont une variation non périodique dans la plage de fonctionnement admissible. Ce service inclut fréquemment des surcharges appliquées qui peuvent être largement supérieures à la charge de référence.
Pour ce service type, une charge constante, judicieusement choisie et basée sur le service type S1, est prise comme valeur de référence («Pref») pour la notion de surcharge.


Service type S10 - Service avec charges constantes distinctes

Service comprenant au plus quatre valeurs distinctes de charges (ou charges équivalentes), chaque charge étant maintenue pendant une durée suffisante pour permettre à la machine d'atteindre l’équilibre thermique. La charge minimale pendant un cycle de service peut avoir la valeur zéro (fonctionnement à vide ou temps de repos).
L'abréviation appropriée est S10, suivi des valeurs réduites (p.u.) p/Δt pour les différentes charges et leurs durées respectives, et de la valeur réduite (p.u.) TL pour l’espérance de vie thermique relative du système d'isolation. La valeur de référence pour l’espérance de vie thermique est l’espérance de vie thermique aux caractéristiques assignées pour service continu et aux limites admissibles d'échauffement basées sur le service type S1. Pour un temps de repos, la charge doit être indiquée par la lettre r.
Exemple: S10 p/Δt = 1,1/0,4; 1/0,3: 0,9/0,2; r/0,1 TL = 0,6 II convient d'arrondir la valeur de TL au plus proche multiple de 0,05.
Pour ce service type, une charge constante, judicieusement choisie et basée sur le service type S1, doit être prise comme valeur de référence «Pref» pour les charges distinctes.




NOTE: Les valeurs distinctes de charges seront habituellement des charges équivalentes obtenues par intégration en fonction du temps. II n'est pas nécessaire que chaque cycle de charge soit exactement le même, à condition que chaque charge a l’intérieur d'un cycle soit appliquée pendant une période suffisante pour que l’équilibre thermique soit atteint et que chaque cycle de charge puisse être intégré pour donner la même espérance de vie thermique relative.

Je rajouterais les graphiques lorsque j'aurais eu le temps de les faire


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