Comment interpréter le langage CEI pour les moteurs

Les manufacturiers américains intensifient leurs activités d'exportation, les concepteurs d’unité de réduction doivent se familiariser aux paramètres des moteurs CEI. Voici une introduction sur les interprétations les plus communes et comment ils se comparent aux normes NEMA.

Qu’est ce que CEI?

Tout comme l'association nationale de fabricants de matériel électrique mieux connue sous «NEMA» et comme NEMA, CEI établit et édite des normes mécaniques et électriques pour des moteurs. Beaucoup de normes CEI ont été nationalisées. Par exemple l'Allemagne a sa norme de VDE 0530 ; La Grande-Bretagne, son BS 2613. Mais ces normes sont conformes aux normes IEC34-1. Généralement nous pouvons même dire avec quelques exceptions que ces normes sont devenues un standard mondial. Ils sont susceptibles d'être les clones des normes CEI ou un dérivé proche.

En Europe et pour la majeure partie du monde, la tension fournit est à 50-Hz tandis que la tension en Amérique du Nord est à 60 Hz. Quels sont les effets sur les performances d’opérations quand l’alimentation de la tension est à 50 Hz sur un moteur conçue pour le 60Hz? Pour être plus précis, pouvons nous conseiller sans risque un moteur conçue pour le 60-Hz dans un application sur le 50 Hz?

Moteurs triphasés. Un moteur triphasé de 60 Hz fonctionnera d'une manière satisfaisante (à la puissance indiqué sur la plaque signalétique) avec une alimentation de 50-Hz si la tension est réduite par le même rapport que la fréquence. Par conséquent, un moteur de 230/460-V, 60-Hz fonctionnant sur le raccordement à haute tension avec une tension de 380-V, 50-Hz fonctionnera adéquatement à la puissance indiquée sur la plaque signalétique mais à 5/6 de sa vitesse nominale.

Pour d'autres tensions à 50-Hz, un moteur 230/460-V, 60-Hz, branché à 230 volts peut ne pas suffire pour son application sans que nous ayons besoin d’augmenter sa puissance nominale car la puissance est réduite par un facteur de .80 à .85. Il faut considérer la température d’opération du moteur en relation avec la tension d’entrée de 50 Hz. La plupart des manufacturiers indiquent dans leur littérature ou conseilleront sur demande si un moteur sera adéquat pour une opération à 50-Hz ainsi que sa puissance nominale d’entrée.

Vérifier, cela pourrait vous sauver beaucoup d’ennui.

Le tableau suivant est un guide sur les effets d’opération d’un moteur 60 Hz avec une alimentation en tension à 50 Hz pour les moteurs a usages générales triphasé. À notez que la température est un des facteurs qui nuit le plus dans ce type d’application.

Moteurs monophasés. Pour l'usage général, L’utilisation des moteurs monophasés, la réponse à cette question dans une application de 60-Hz/50-Hz est : Ne la faites pas ! La raison : La plupart des moteurs monophasés utilisent une méthode de démarrage qui est sensible à la vitesse. Elle doit être sélectionné différemment car la vitesse d’opération est inférieure avec une tension à 50 Hz: elle est de 5/6 de celle indiqué à 60-HZ. Pour les applications spécifiques, un manufacturier de moteur peut concevoir un moteur monophasé approprié pour l'opération à 50-Hz et 60-Hz.

Le résultat. Quelques utilisateurs étrangers ont des doutes face aux manufacturiers Nord Américain qui affirment que les moteurs conçues pour l’utilisation sur le 60 Hz auront le même niveau de performance que sur des tension à 50 Hz. Autant que possible, choisissez un moteur conçu particulièrement pour la fréquence indiquée.

Relation entre les différents bâtis

Les normes NEMA et CEI utilise chacun un système de lettre afin d’indiquer des dimensions mécaniques spécifiques, ainsi que des chiffres pour déterminer la dimension générale du bâti. Les lettres peuvent porter à confusion car un D dans les normes NEMA est vraiment un H dans la norme CEI et un H dans les normes NEMA indique un K dans les normes CEI.

L’interprétation des bâti est un peut plus simple; seul le bâti 56 est trouvé dans les deux normes NEMA et CEI mais ont des significations différentes. Dans les normes CEI le bâti 56 est principalement utilisé pour les moteurs subfractionnels tandis que dans les normes NEMA le bâti 56 est un des plus populaire car il couvre la puissance de 1/4 à 1.5 HP.

Le tableau 1 fournit un guide d’interprétation pour la plupart des paramètres mécaniques communs, exprimé en dimensions métriques seulement afin d’éviter toute confusions. (D'ailleurs, nous sommes à interpréter le langage CEI donc il est normal d’utiliser les mesures métriques également.) Vous remarquerez que les dimensions ne sont pas identiques mais elles sont quand même comparables. La dimension qui est la plus évidentes en différence est celle que l’ont mesure en NEMA ‘’N-W’’ ou la dimension ‘’E’’ dans la norme CEI.---- cette mesure est prise à l’épaulement de l’arbre de sortie jusqu’à l’extrémité de l’arbre du moteur. La mesure NEMA est toujours plus grande.

Le dictionnaire définit un watt comme une unité de mesure électrique de puissance basée sur les ampères et la tension appliqué (à l’entrée), Tandis que la puissance en HP est une mesure de puissance basée sur le travail mécanique (à la sortie)--- un HP de puissance est égale à la puissance nécessaire pour soulever 33,000lb sur une distance de 1 pieds durant 1minute. En comparaison se serait comme des pommes et des oranges, mais dans le monde du moteur électrique la comparaison est tel que l’unité Watt est employé comme unité de puissance également car:1hp =745.7W =0.7457kW.

La puissance dans la norme CEI est en Kilowatts tandis que la norme NEMA utilise le HP. Tout comme NEMA, CEI assigne des valeurs en puissance comparables à celles que l’ont retrouve dans nos bâti standard.

Les comparaisons de puissance KW/HP que l’ont utilise dans les normes CEI et NEMA sont semblable dans les petites puissances, mais lors ce que nous devons utiliser des puissance plus élevé elles peuvent changer considérablement et peuvent affecter les données de conception et d’application. Un exemple est un moteur CEI-115S/NEMA-364T 4 pôles (Voir la note du tableau 1.), ici, la norme NEMA requiert un moteur de puissance de 75HP dans la grosseur de bâti tandis que dans la norme CEI un moteur de puissance de 50HP serait de mise. Si l’utilisation d’un bâti plus petit comme le 326T qui a comme puissance de sortie équivalente de 50HP et que les dimensions peuvent êtres tolérées alors l’utilisation d’un tel moteur serait de mise. Toutefois si les tolérances de dimensions requiert un bâti 364T il faut s’assurer à ne pas surcharger en puissance à l’entrée de l’unité de réduction.

Ici les normes CEI diffèrent vraiment des normes NEMA. Ou l’utilisation des termes Ouvert (ODP), ou totalement fermé et ventilé (TEFC) dans les normes NEMA, nous retrouvons dans les normes CEI l’utilisation de chiffre qui est de mise afin d’identifier ceux-ci.

Après réflexion une certaine logique existe dans ce système d’identification. La norme CEI indique le degré de protection se rapportant au boîtier du moteur en utilisant un système à deux chiffres. Les chiffres son indiqué à la suite des lettres IP sur la plaque signalétique.

Le premier chiffre indique le degré de protection contre la pénétration d’objet solide tel que la poussière, un fil, un outil, ou les doigts. Voici ce que signifie le premier chiffre:

0 - Aucune protection.
1 - Protection contre les objets de plus que 50mm (environ 2 pouces) de diamètre, comme une main.
2 -Protection contre les objets de plus que 12mm (environ 1/2 pouce) de diamètre, comme les doigts.
4 - Protection contre les objets de plus que 1mm (environ 0.04 pouce) de diamètre, comme de petits outils/fils.
5 - Protection complète, étanche à la poussière.

Le deuxième chiffre indique la protection contre l'entrée de l'eau. Voici les données:

0 - Aucune protection.
1 - Protégé contre la chute d’eau qui tombe à la verticale.
2 - Protégé contre la chute d’eau qui tombe à 15 degrés et moins de la verticale.
3 - Protégé contre la pulvérisation de l’eau à au moins 60 degrés de la verticale.
4 - Protégé contre l’éclaboussure de l'eau provenant de toutes les directions.
5 - Protégé contre un jet d’eau provenant de toutes les directions.
6 - Protégé contre les mers fortes.
7 - Protégé contre l'immersion complète pendant un temps déterminé.
8 - Protégé contre l'immersion complète indéfiniment.

Pour la plupart des applications industrielles, l’indication IP 22 indique un moteur de type ouvert (ODP), IP 44 et IP 54 indique un moteur de type totalement fermé, IP 45 est protégé contre les intempéries, et IP55 indique un moteur à l’épreuve de l’eau washdown.

Ci l’utilisation d’un moteur anti-déflagrant est requis: la définition d’endroit dangereux indiqué dans le code national électrique est semblable au code CEI pour les moteurs à l’épreuve des flammes.

Encore une fois la norme CEI emploie un code de lettre et de chiffre afin d’indiquer comment un moteur est refroidi. Le code couvre presque toute la gamme de méthode de refroidissement connue, y compris celle utilisé pour les moteurs de forte puissance refroidis par liquide. Celui-ci peut se composer de quatre lettres ou chiffres. Les indications les plus courantes utilisées sont:

IC 01 - Le premier chiffre indique qu’il y a un échange d’air qui passe de l’avant è l’arrière du moteur. Le deuxième chiffre indique que le déplacement de l’air est provoqué soit par une circulation naturel ou par un ventilateur interne installé sur l’arbre du moteur. Ce type de refroidissement serait mieux connue comme un type ouvert (ODP) dans la norme NEMA.
IC 40 - Le premier chiffre signifie que la surface de l’armature est refroidie ; le second indique que le refroidissement est fait par la convection seulement sans ventilation. Le moteur est totalement fermé non ventilé.  
IC 41 - Le premier chiffre indique encore que la surface de l’armature est refroidie, mais le second indique une ventilation forcée. Vous l'avez deviné : totalement fermé et ventilé.
IC 48 – La surface de l'armature est refroidie, car le premier chiffre nous l’indique. Mais le second chiffre indique que le refroidissement et le moteur sont directement en relation. Traduction : un moteur totalement fermé refroidis par un passage d’air sur celui-ci TEAO.

Dans le monde des normes NEMA, les conférenciers font mention du cycle d’opération en utilisant deux termes, continuel ou intermittent. Les normes CEI eux les expriment en huit points différents:
S1 - Cycle continu. Le moteur fonctionne à charge constante pour une période assez longue afin d’atteindre sa température nominale.
S2 – Cycle à temps court. Le moteur fonctionne à charge constante, sans jamais atteindre sa température nominale et les périodes de repos sont assez longues pour que le moteur atteigne la température ambiante.
S3 – Cycle périodique intermittent. Cycles séquentiels, la marche et le repos du moteur sont identiques avec une charge constante. La température nominale du moteur n'est jamais atteinte. Le courrant de décollage a peu d'effet sur l'élévation de la température.
S4 - Cycle périodique intermittent avec décollage. Cycles séquentiels avec cycle de démarrage identiques, cycle de marche et de repos avec charge constante. La température nominale du moteur n'est jamais atteinte, mais le courrant de décollage affecte l'élévation de la température.
S5 - Cycle périodique intermittent avec freinage électrique. Cycles séquentiels cycle identique de démarrage et de marche identiques, freinage électrique et repos. La température nominale du moteur n'est pas atteint.
S6 - Opération continue avec charge intermittente. Cycles séquentiels, cycle de marche identiques avec ou sans charge constante. Aucune période de repos.
S7 - Opération continue avec freinage électrique. Cycles séquentiels, cycle de décollage et de marche identiques avec charge constante, et freinage électrique. Aucune période de repos.
S8 - Opération continue avec changements périodiques de la charge et de la vitesse. Cycles séquentiels, cycle identiques de décollage, marche à charge constante à une vitesse déterminé, puis mise en marche avec une charge différente et vitesse différente. Aucune période de repos.

Désignations d'isolation

Heureusement, les normes CEI et NEMA emploient le même système de classification pour l'isolation d'enroulement. Elle est basée sur la température la plus élevée que le matériel peut résister sans interruption et dégradation ou réduire la vie du moteur. (Cependant, la norme NEMA n'a aucune classe E), les températures sont:
Classe A - 105° C (221° F).
Classe E - 120° C (248° F).
Classe B - 130° C (266° F).
Classe F - 155° C (311° F).
Classe H - 180° C (356° F).

Dépendamment de l’application la majorité des moteurs destiné à l’industrie utilisent les classes d’isolations B ou F. Le tableau 2 compare l’élévation de la température, déterminées par les normes CEI et NEMA. Avec un service facteur de 1.00 les valeurs CEI et NEMA sont pratiquement identiques. Avec un service facteur de 1.15 les valeurs NEMA sont plus élevées.

Les valeurs de couples N (couple normal) dans les normes CEI équivalent aux valeurs B dans les normes NEMA, le type de couple le plus commun dans l’industrie. D'ailleurs, les valeurs de couples H (couple élevé) dans les normes CEI équivalent aux valeurs C dans les normes NEMA.

Comme indique tableau 3 les conditions de couple NEMA diffèrent quelque peut, ils sont habituellement légèrement plus élevé, particulièrement pour les moteurs 4 pôles.

Tel que les indications pour les moteurs, les normes CEI pour les démarreurs de moteur et les contacteurs sont spécifiques aux applications. Les démarreurs de type NEMA sont conçus afin de combler plusieurs besoins. Par conséquent, ces contrôles sont conçus pour effectuer un travail avec une marge d’erreur plus élevée que ceux que l’on retrouve dans les normes CEI. Les démarreurs CEI doivent être utiliser et calculés avec plus de précision car leur conception est plus compacte et ne laisse aucune place à une surcharge de travail additionnel à effectuer.

En raison d'une plus grande variété de sélection et de la flexibilité que cette ligne offre les contrôles industriels CEI sont maintenant monnaie courante dans l’Amérique du Nord due principalement à leur conception compacte et facilité de branchement.

Ceci est un bref aperçu des comparaisons entre les normes CEI et NEMA. Il est évident que le système CEI suive en général un chemin plus logique, plus systématique et descriptif que celui utilisé par NEMA. C’est une façon simple de se familiariser avec le reste de la planète quand on parle de moteur électrique.

par Ron Clarke, ancien vice-président sénior à LEESON Electric Corporation.