Protection et commande moteurs IE3

La directive ErP 2009/125/CE

L'un des objectifs de la politique environnementale de l'Union européenne est de réduire significativement ses émissions de gaz à effet de serre et sa consommation d'énergie d'ici 2020. Dans le cadre de sa stratégie "20/30-20-20", l'UE s'est engagée à atteindre les objectifs suivants d'ici 2020:

• Réduire les émissions de gaz à effet de serre de 30 %,
• Augmenter la part des énergies renouvelables à 20 %, et
• Augmenter le rendement énergétique de 20 % en général.

La base juridique de ces objectifs est la directive ErP votée le 6 juillet 2005 (2005/32/CE). Cette directive fixe les exigences en matière d'écoconception applicables aux produits utilisant de l'énergie. Une version modifiée de cette directive (2009/125/CE) entrée en vigueur le 21 octobre 2009 a étendu les exigences susmentionnées afin d'y inclure l'écoconception des produits liés à l'énergie (d'où son nom de directive "ErP"). En Allemagne, la directive a été mise en application par la loi allemande sur les produits utilisant de l'énergie (EBPG – Energiebetriebene-Produkte-Gesetz), plus communément appelée directive Écoconception.
 
Entre temps, les règlements (CE) 640/2009 et 04/2014 fixent les niveaux de rendement énergétique minimum obligatoires applicables aux moteurs asynchrones triphasés basse tension, et ce, pour un large éventail de puissances nominales de sortie. Suite à ces règlements, les anciennes classes EFF, qui ont été volontairement adoptées par l'industrie, ont été remplacées par les classes IE définies dans la norme CEI 60034-30 applicable aux moteurs à induction.
Ces classes sont les suivantes :

• IE1 (rendement standard)
• IE2 (haut rendement)
• IE3 (rendement premium)

Le champ d'application du règlement sur les moteurs sera élargi au cours des prochaines années, l'objectif étant d'économiser encore plus d'énergie dans les moteurs et systèmes d'entraînement industriels. Au moment où ces lignes ont été écrites, le cadre réglementaire régissant les moteurs asynchrones est le suivant :

Règlement (CE) 640/2009, article 3 (extrait)

• À partir du 16 juin 2011, les moteurs doivent avoir un rendement supérieur ou égal au niveau de rendement IE2.
• À partir du 1er janvier 2015: tous les moteurs d'une puissance nominale comprise entre 7,5 et 375 kW doivent soit avoir un rendement supérieur ou égal au niveau de rendement IE3, soit atteindre le niveau de rendement IE2 et être équipés d'un variateur de vitesse électronique.
• À partir du 1er janvier 2017: tous les moteurs d'une puissance nominale comprise entre 0,75 et 375 kW doivent soit avoir un rendement supérieur ou égal au niveau de rendement IE3, soit atteindre le niveau de rendement IE2 et être équipés d'un variateur de vitesse électronique.

Le règlement s'applique à tous les moteurs asynchrones à cage d'écureuil triphasés, monovitesse de 50 Hz ou 50/60 Hz possédant les caractéristiques suivantes:

• 2 à 6 pôles
• Tension nominale de fonctionnement UN jusqu'à 1 000 V
• Puissance nominale de sortie PN comprise entre 0,75 et 375 kW
• Conçu pour un fonctionnement en continu.

 
En outre, le règlement ne s'applique pas aux moteurs suivants : moteurs freins, moteurs conçus spécifiquement pour fonctionner en atmosphères explosives, moteurs spécifiquement conçus pour fonctionner immergés dans un liquide, et moteurs entièrement intégrés dans un produit (ex. : une machine) dont il est impossible de mesurer le rendement avec précision. La version originale contenait des exemptions supplémentaires, mais elles ont été fortement limitées dans la mise à jour du règlement (CE) 4/2014, qui est entré en vigueur le 27 juillet 2014.
 
Plus spécifiquement, les exemptions suivantes ont été modifiées, élargissant ainsi le champ d'application du règlement :

• altitudes supérieures à 1 000 m a été remplacé par altitudes supérieures à 4 000 m
• températures ambiantes supérieures à +40 °C a été remplacé par températures ambiantes supérieures à +60 °C
• températures ambiantes inférieures à -15 °C a été remplacé par températures ambiantes inférieures à -30 °C (pour tous les moteurs) ou à 0 °C pour les moteurs refroidis par eau
• températures d'eau de refroidissement à l'entrée d'un produit inférieures à 5 °C ou supérieures à 25 °C a été remplacé par températures inférieures à 0 °C ou supérieures à 32 °C.

Pour en savoir plus, consultez le livre blanc intitulé "La protection des moteurs à l'aube de la révolution IE3".

Répercussions sur la conception des moteurs dues au passage à la norme IE3

Les exigences fixées dans la directive ErP et le règlement relatif aux moteurs obligent les constructeurs de moteurs électriques à modifier la conception de leurs produits. Ces changements affectent également les caractéristiques électriques des moteurs : Diverses modifications apportées à la conception des moteurs ont augmenté la résistance, un assemblage croisé optimisé a réduit les pertes liées aux courants de fuite, etc.

Toutes ces modifications font que les moteurs à haut rendement possèdent des niveaux d'inductance plus élevés, du fait que les pertes de cuivre correspondantes sont plus faibles. Ceci entraîne également une augmentation des courants de démarrage des moteurs. Au final, les appareillages correspondants, comme les contacteurs et les disjoncteurs-moteurs, devront également être modifiés.

Étude du comportement des appareillages de commutation lors du démarrage direct des moteurs IE3

En sa qualité d'expert mondial en matière de sécurité, de commutation et de protection des moteurs, Eaton a récemment mené une étude visant à étudier de près le comportement des dispositifs de protection des moteurs lors de tests en conditions réelles. Afin de vérifier l'impact des modifications de la conception des moteurs IE3 sur ses dispositifs de protection, la société a réalisé des tests sur des moteurs IE3 provenant de constructeurs de renom.

1: Crête de courant d'appel 2: Courant de démarrage 3: Courant de fonctionnement

Les tests ont révélé que les courants de démarrage des moteurs IE3 étaient nettement supérieurs à ceux des moteurs IE2.

S'agissant des démarreurs, les courants de démarrage plus élevés évoqués ci-dessus peuvent provoquer des mises en sécurité intempestives sans qu'aucune panne ou court-circuit ne se produise. Cela peut provoquer des situations dangereuses, comme un rebond de contact, voire même un collage des contacts. La fonte des contacts peut entraîner des temps d'arrêt et des réparations coûteux. De plus, cela raccourcira la durée de vie du contacteur.

Nous sommes prêts pour la norme IE3 !

Des facteurs de démarrage plus élevés
Après des tests complets, Eaton a optimisé ses contacteurs DIL et ses disjoncteurs-moteurs PKZ et PKE pour qu'ils puissent relever les nouveaux défis posés par les moteurs IE3. Afin de garantir des niveaux de fiabilité et de sécurité maximum, les experts en solutions de protection des moteurs ont augmenté le seuil de déclenchement des courts-circuits, les facteurs de démarrage précédents n'étant pas suffisants pour les moteurs IE3. En outre, la société a équilibré ses contacteurs, qui possèdent une puissance de tenue aussi faible que possible afin d'optimiser le rendement énergétique tout en étant capable de commuter en toute sécurité les courants de démarrage plus élevés qui caractérisent les moteurs IE3. Cela n'inclut pas nos contacteurs Eco (DILEM12, DILM15, DILM38, DILM72 et DILM170), qui ne conviennent pas aux moteurs IE3.

Une solution globale pour tout
Eaton est l'un des premiers fabricants à proposer une solution qui couvre à la fois les moteurs IE2 et IE3 - dans le monde entier. Autrement dit, l'utilisation de produits Eaton garantit aux utilisateurs qu'ils n'ont pas à s'inquiéter de déterminer quels produits doivent être utilisés avec les différentes classes de rendement énergétique, ce qui leur simplifie la vie malgré la nouvelle directive. De plus, le fait qu'une gamme de produits unique couvre à la fois les applications IE2 et IE3 élimine les travaux d'ingénierie et d'entreposage supplémentaires.

Une identification claire
Les contacteurs de la série DIL et les disjoncteurs-moteurs des gammes PKZ et PKE sont déjà des choix parfaits pour faire fonctionner les moteurs IE3 en toute sécurité. Et afin de permettre aux utilisateurs d'identifier et de choisir facilement ces dispositifs, la société utilise une étiquette qui indique clairement que ces produits sont "compatibles IE3".

Configurateur

Peu importe que vous :
- souhaitiez configurer votre démarreur moteur comme un démarreur direct, un démarreur inverseur, ou un démarreur étoile-triangle pour moteurs IE2 ou IE3,
- préfériez une configuration avec ou sans fusible
- préfériez des démarreurs électromécaniques ou électroniques :
Le configurateur d’ensemble démarreurs vous aidera à choisir la bonne solution en quelques clics. Il est relié au catalogue en ligne et constitue ainsi un moyen très pratique de créer des listes de commande complètes, y compris pour le câblage. Lorsque vous avez terminé, vous pouvez envoyer la liste finalisée à votre partenaire commercial - c'est aussi simple que cela.

Saisissez les données du moteur

• Sélectionnez le type de démarreur
• Sélectionnez le contacteur que vous souhaitez en fonction de la tension de commande
• Générez la liste de commande.

Cliquez pour accéder au configurateur d’ensemble démarreurs...