Quand un process demande plus de d\u00e9bit ou de pression, la tentation est grande de pousser le ventilateur existant un peu plus loin via variateur de fr\u00e9quence. Apr\u00e8s tout, si l’\u00e9quipement est d\u00e9j\u00e0 en place et que le variateur peut monter au-del\u00e0 de 50 Hz, pourquoi ne pas en profiter ?<\/p>\n\n\n\n
La r\u00e9ponse courte : parce que le variateur n’est jamais le premier facteur \u00e0 craquer.<\/strong><\/p>\n\n\n\n Sur un moteur asynchrone 2 p\u00f4les aliment\u00e9 \u00e0 50 Hz, la vitesse de synchronisme est 3 000 tr\/min. En pratique, avec le glissement moteur, on tourne autour de 2 900 tr\/min en charge. C’est \u00e0 cette vitesse que le fabricant de ventilateur a \u00e9tabli ses courbes caract\u00e9ristiques, optimis\u00e9 son point de rendement (BEP), et d\u00e9fini ses garanties m\u00e9caniques.<\/p>\n\n\n\n Travailler \u00e0 la vitesse de synchronisme, c’est donc travailler dans le cadre pour lequel la machine a \u00e9t\u00e9 con\u00e7ue et valid\u00e9e. Cette vitesse de r\u00e9f\u00e9rence n’est d’ailleurs pas fig\u00e9e \u00e0 3 000 tr\/min \/ 50 Hz : elle peut tout aussi bien \u00eatre une vitesse sup\u00e9rieure \u2014 60 Hz par exemple \u2014 si c’est ce pour quoi l’\u00e9quipement a \u00e9t\u00e9 sp\u00e9cifiquement dimensionn\u00e9 et valid\u00e9 d\u00e8s l’origine, pour un besoin technique donn\u00e9. Ce qui compte, c’est de rester dans le cadre de conception retenu. Au-del\u00e0 de cette vitesse de r\u00e9f\u00e9rence, on entre dans une zone non garantie par d\u00e9faut \u2014 et plusieurs compteurs se mettent \u00e0 tourner simultan\u00e9ment.<\/p>\n\n\n\n C’est le plus souvent le premier limitant \u2014 et le plus dangereux si on l’ignore.<\/p>\n\n\n\n La contrainte centrifuge dans une roue de ventilateur cro\u00eet au carr\u00e9 de la vitesse de rotation<\/strong>. Doubler la vitesse, c’est quadrupler les efforts dans le mat\u00e9riau. Chaque fabricant fixe une vitesse p\u00e9riph\u00e9rique maximale selon le mat\u00e9riau de la roue :<\/p>\n\n\n\n La vitesse p\u00e9riph\u00e9rique se calcule simplement : v = \u03c0 \u00d7 D \u00d7 n \/ 60<\/strong> (D en m\u00e8tres, n en tr\/min).<\/p>\n\n\n\n Une roue de 500 mm de diam\u00e8tre tournant \u00e0 3 500 tr\/min atteint une vitesse p\u00e9riph\u00e9rique de ~92 m\/s. Sur une roue en aluminium, on est \u00e0 la limite. Sur une roue en polypropyl\u00e8ne, on est largement au-del\u00e0.<\/p>\n\n\n\n D\u00e9passer la limite du fabricant, ce n’est pas uniquement une question de fonctionnement d\u00e9grad\u00e9 \u2014 m\u00eame si c’en est une aussi : en augmentant la vitesse de rotation, on glisse souvent vers un point de fonctionnement d\u00e9grad\u00e9 sur la courbe (en bout de courbe, par exemple), avec une a\u00e9raulique qui s’en trouve p\u00e9nalis\u00e9e. Mais au-del\u00e0 de cette d\u00e9gradation, le vrai risque, c’est la rupture roue. Le fabricant peut refuser toute garantie et, sur certains \u00e9quipements, exiger une attestation de calcul justifiant la tenue m\u00e9canique de la roue \u00e0 la vitesse demand\u00e9e \u2014 point \u00e0 valider au cas par cas avec le fabricant \u2014 pour toute demande de sur-vitesse.<\/p>\n\n\n\n Les lois d’affinit\u00e9 des ventilateurs sont sans appel :<\/p>\n\n\n\n Une augmentation de vitesse de +10 % entra\u00eene une augmentation de puissance absorb\u00e9e de +33 %. De +20 %, c’est +73 %.<\/p>\n\n\n\n En pratique : un ventilateur de 11 kW s\u00e9lectionn\u00e9 \u00e0 2 900 tr\/min aura besoin de ~15 kW \u00e0 3 200 tr\/min, et de ~19 kW \u00e0 3 480 tr\/min. Si le moteur n’a pas \u00e9t\u00e9 redimensionn\u00e9, il d\u00e9clenche \u2014 thermiquement ou sur la protection du variateur.<\/p>\n\n\n\n \u00c0 cela s’ajoute un effet souvent sous-estim\u00e9 : au-del\u00e0 de 50 Hz, le moteur fonctionne en d\u00e9fluxage. Le flux magn\u00e9tique diminue pour maintenir la tension, et le couple maximal disponible chute en proportion. Au moment pr\u00e9cis o\u00f9 la roue demande plus de couple (vitesse plus \u00e9lev\u00e9e, puissance plus grande), le moteur a structurellement moins de couple disponible. La marge de s\u00e9curit\u00e9 se r\u00e9duit des deux c\u00f4t\u00e9s \u00e0 la fois.<\/p>\n\n\n\n C’est le facteur le plus mal anticip\u00e9, et souvent celui qui cl\u00f4t le d\u00e9bat sur les projets avec contrainte de bruit.<\/p>\n\n\n\n La puissance acoustique rayonn\u00e9e par un ventilateur \u00e9volue approximativement en n\u2075. Une augmentation de vitesse de +10 % se traduit par une hausse du niveau de puissance sonore d’environ +6 \u00e0 +7 dB(A).<\/p>\n\n\n\n Pour rappel, +3 dB(A) correspond \u00e0 un doublement de l’\u00e9nergie acoustique. +6 dB(A), c’est quadrupler. Sur un site industriel avec contrainte r\u00e9glementaire ou exigence d’un tiers, cette hausse peut rendre une installation non conforme \u2014 m\u00eame si elle \u00e9tait parfaitement dans les clous \u00e0 vitesse nominale.<\/p>\n\n\n\n La question n’est donc pas \u00ab le variateur peut-il monter \u00e0 55 Hz ? \u00bb mais \u00ab quel est le premier facteur limitant sur cette machine, et quelle est sa marge r\u00e9elle ? \u00bb<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Au-del\u00e0 de 3 000 tr\/min : ce qui limite vraiment un ventilateur en sur-vitesse Quand un process demande plus de d\u00e9bit ou de pression, la tentation est grande de pousser […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":7007,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"class_list":["post-7004","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-academy"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7004","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7004"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7004\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7006,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7004\/revisions\/7006"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7007"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7004"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7004"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.airvision.be\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7004"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\n\n\n\nPourquoi 3 000 tr\/min est un point de r\u00e9f\u00e9rence \u2014 pas une limite arbitraire<\/h2>\n\n\n\n
\n\n\n\nLes trois facteurs limitants r\u00e9els<\/h2>\n\n\n\n
1. La vitesse p\u00e9riph\u00e9rique de la roue (tip speed)<\/h3>\n\n\n\n
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2. La puissance absorb\u00e9e \u2014 la loi au cube<\/h3>\n\n\n\n
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3. L’acoustique \u2014 la loi en n\u2075<\/h3>\n\n\n\n
\n\n\n\nEn r\u00e9sum\u00e9<\/h2>\n\n\n\n
Facteur<\/th> Loi<\/th> Impact \u00e0 +10 % de vitesse<\/th><\/tr><\/thead> Tip speed (contrainte centrifuge)<\/td> \u221d n\u00b2<\/td> +21 % de contrainte<\/td><\/tr> Puissance absorb\u00e9e<\/td> \u221d n\u00b3<\/td> +33 % de puissance<\/td><\/tr> Puissance acoustique<\/td> \u221d n\u2075<\/td> +6 \u00e0 +7 dB(A)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n