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Jusqu’à présent, le secteur s’était principalement concentré sur les moteurs électriques. C’est désormais insuffisant. L’optimisation de l’efficacité énergétique des machines et systèmes nécessite la prise en compte des systèmes de commande.

Les moteurs électriques représentent une grande partie de la consommation électrique de la production industrielle – près des deux tiers. Le ministère allemand de l’environnement estime qu’une technologie moteurs plus économique permettrait d’abaisser la consommation électrique de près de 27 milliards de kWh uniquement pour l’Allemagne à l’horizon 2020, soit une réduction de 16 millions de tonnes de CO2 émis. Tel est l’objectif de la directive écoconception de l’UE. Le règlement no 640/2009/CE de la Commission institue des classes de rendement minimum pour les moteurs asynchrones triphasés basse tension.

La première phase d’application de la directive, qui exige que les nouveaux moteurs soient au moins conformes à la classe IE2, a pris effet à la mi-2011. Depuis janvier 2015, les fabricants de machines et systèmes dotant ces derniers de moteurs neufs d’une puissance de 7,5 à 375 kW doivent choisir des modèles conformes au minimum à la classe de rendement IE3. Les moteurs IE2 ne sont autorisés qu’en combinaison avec un variateur de vitesse. À compter du 1er janvier 2017, cette exigence s’appliquera aux moteurs de 750 W ou plus. En conséquence, les fabricants de moteurs électriques se doivent de travailler à l’amélioration de l’efficacité énergétique de leurs produits. La sensibilisation à cette question progresse donc au sein du secteur. Les fabricants de machines sont confrontés à la nécessité de modifier des systèmes déjà existants mais qui ne sont pas équipés de moteurs IE3 ou d’entraînements à vitesse variable. Et il ne suffit pas de remplacer des moteurs IE2 par des modèles IE3 pour améliorer l’efficacité énergétique des machines et systèmes. En effet, pour assurer sécurité de fonctionnement et fiabilité, il est nécessaire d’étudier tout le système d’entraînement, ainsi que les effets sur l’application des modifications apportées à sa conception.

Sécurité assurée avec un système de commande pour moteur IE3 Pour améliorer l’efficacité énergétique de leurs moteurs électriques, les fabricants en ont revu la conception. Ces modifications jouent également sur le profil électrique, les intensités de démarrage des moteurs haut rendement étant supérieures. Cela influe par ailleurs sur les dispositifs de protection et de commande. Les conséquences éventuelles comprennent un arrêt intempestif par disjonction liée aux intensités de démarrage supérieures, également susceptibles de provoquer des rebondissements de contact, débouchant sur une carbonisation des contacts, laquelle réduit la durée de vie, ou, dans le pire des cas, sur un collage des contacts. Un tel collage peut être dangereux et entraîner des pannes nécessitant des interventions techniques supplémentaires.

Eaton, l’un des plus grands spécialistes mondiaux des solutions pour moteurs électriques (commande, protection, entraînement), a étudié dans les moindres détails le comportement pratique des appareils de protection moteur. On a ainsi contrôlé la compatibilité des contacteurs DIL et des disjoncteurs de protection moteur mécaniques et électriques PKE et PKZ avec les moteurs IE3 de divers fabricants réputés, et apporté les améliorations nécessaires. Il a par ailleurs été établi que les valeurs prescrites par la norme actuelle en matière de démarreurs (EN 60947-4-1) ne conviennent pas pour les moteurs IE3. Le texte de la norme fait actuellement l’objet d’une réécriture. La gamme de produits Eaton « IE3 Ready » garantit la fiabilité des moteurs IE2 et IE3.

Rendement des pompes et ventilateurs

Le choix de produits adaptés n’est que l’un des aspects de la mise en conformité avec la directive écoconception. Il faut aussi analyser l’ensemble des processus et systèmes, de manière à atteindre le niveau de rendement minimum voulu. La réglementation visant les pompes et ventilateurs a aussi son mot à dire. En effet, dans le cas de dispositifs mécaniques classiques de régulation de flux tels que vannes ou registres, satisfaire aux exigences d’efficacité énergétique s’avère souvent difficile.

Leur optimisation exige souvent la présence d’un dispositif variant la vitesse de fonctionnement. Mais pour nombre d’applications simples (pompes, ventilateurs), le choix d’un entraînement à vitesse variable ne se justifie pas forcément. Ce type de dispositifs est en effet assez complexe, exigeant de grandes connaissances techniques. Jusqu’à présent, la seule solution de substitution dont disposaient les concepteurs était les régulateurs de démarrage (« démarreurs »). Bien qu’ayant l’avantage d’une grande facilité d’utilisation, ces appareils ne présentent qu’une utilité limitée. Pour des applications à vitesse fixe ou cycles de fonctionnement réduits, les démarreurs associés à des moteurs IE3 restent la solution la plus écoénergétique. Mais si l’objectif est d’améliorer l’efficacité énergétique de systèmes en place tournant à vitesse constante mais avec une charge inférieure à la charge nominale, il existe une troisième option : les démarreurs à vitesse variable (voir encadré).

Avec des solutions telles que les démarreurs à vitesse variable ou les systèmes de commande IE3, Eaton aide les fabricants à réaliser des machines et systèmes plus simples, moins encombrants et plus économiques, mais aussi plus fiables, plus sûrs et moins gourmands en électricité. Pour plus d’information (livres blancs, etc.), rendez-vous sur http://www.eaton.eu/moem-ee-fr.

Un appareil d’un genre nouveau : le démarreur à vitesse variable

Les démarreurs à vitesse variable lancés sous la désignation PowerXL DE1 sont le chaînon manquant entre les démarreurs moteur et les entraînements à vitesse variable. Tout aussi fiables et simples d’utilisation que les démarreurs classiques, ils les surclassent grâce à leur fonction de variation de vitesse. Par ailleurs, la mise en service de ce type d’appareil est immédiate. Leur configuration est à la portée de l’utilisateur : un module « plug-in » permet d’affiner un à un, à l’aide d’un simple tournevis, les paramètres clés liés à la configuration par défaut, sans recours à un clavier, à un logiciel ou à un manuel. Par rapport aux solutions classiques, cette approche réduit de près de 70 % le délai de configuration.