Systèmes d'entraînement pour ventilateur

Ventilateur entraîné par courroies.

Entraînement direct
Entraînement par accouplement élastique et coupleurs
Entraînement par courroies
Entraînement par moteur à rotor extérieur
Rendement

Entraînement direct

Dans ce cas, la roue est directement calée sur l'arbre du moteur. Avec de petits ventilateurs, on peut également caler la roue sur le rotor d'un moteur à rotor extérieur.

Ventilateur à entraînement direct.

Les avantages de l'entraînement direct proviennent de son coût d'investissement moindre, de son meilleur rendement (pertes de 2 à 5 % contre 2 à 10 % pour l'entraînement par courroies), de son encombrement réduit et de son faible coût d'entretien.

Son principal inconvénient provient sans aucun doute de l'impossibilité, sans disposer d'un variateur de vitesse, d'ajuster a posteriori la vitesse du ventilateur pour régler au plus juste le point de fonctionnement nominal, à quoi s'ajoute dans le cas des gros ventilateurs une plus importante sollicitation des paliers. Par ailleurs, ce type d'entraînement ne convient pas dans le cas de températures d'aspiration élevées.

Entraînement par accouplement élastique et coupleurs centrifuges ou hydrauliques

Les accouplements sont des liaisons d'arbres permanentes, tournant à la même vitesse.

C'est un type d'entraînement qui est principalement utilisé dans le cas de roues de grandes dimensions et dont la masse à mettre en mouvement est importante. Les paliers du ventilateur et du moteur sont alors indépendants.

Dans un accouplement élastique, un élément élastique est interposé entre les deux moitiés de l'accouplement. Dans les coupleurs centrifuges, la transmission du couple se fait grâce à la force centrifuge qui presse des éléments mobiles entraînés par l'arbre du moteur contre la partie du coupleur solidaire du ventilateur. Dans les coupleurs hydrauliques, c'est le déplacement d'un fluide qui assure la transmission du mouvement.

L'avantage des accouplements élastiques provient de l'amortissement des faibles mouvements d'arbre dans une direction longitudinale par suite de variations de température ou de pression d'aspiration. Celle-ci provient, particulièrement dans le cas de ventilateurs à simple ouïe d'aspiration, de ce que les fluctuations de pression amont modifient également la poussée axiale. Un autre avantage provient de l'équilibrage des vibrations produites par le couple moteur.

Les coupleurs permettent, eux, de faciliter le démarrage en réduisant la période de surcharge du réseau par un courant de démarrage élevé.

Comme pour l'entraînement direct, l'inconvénient de ces types d'entraînement tient au fait qu'on ne peut faire varier a posteriori la vitesse de rotation du ventilateur pour ajuster le point de fonctionnement nominal. On ne peut donc pas faire de correction du point de fonctionnement en agissant sur la vitesse de rotation.


Entraînement par coupleur élastique.	Entraînement par courroies et coupleur centrifuge.

Remarquons qu'un entraînement par courroies peut être raccordé au moteur via un accouplement du type centrifuge.

Entraînement par courroies

n_ventilateur= n_moteurx (D_moteur/ D_ventilateur)

ou,

n_ventilateuret D_ventilateur= vitesse et diamètre de la poulie du ventilateur (fond de gorge).
n_moteuret D_moteur= vitesse et diamètre de la poulie du moteur (fond de gorge).

La vitesse du moteur est connue en lisant sa plaque signalétique.

Les courroies les plus courantes sont les courroies trapézoïdales étroites.

Son grand avantage réside dans le fait que l'on n’est pas lié aux vitesses de synchronisme, ce qui donne plus de latitude quant au choix du ventilateur. On peut par exemple choisir un moteur tournant plus vite donc moins coûteux. Il est en outre toujours possible d'effectuer ultérieurement des corrections du point de fonctionnement par échange des poulies. En prenant quelques mesures complémentaires appropriées, ce mode d'entraînement convient aussi très bien dans le cas de températures d'aspiration élevées.

Ses inconvénients viennent de son rendement pas très élevé ainsi que de l'usure des courroies, ce qui entraîne des frais d'entretien supplémentaires.

La tension de la courroie joue un rôle important sur son bon fonctionnement :

Une trop faible tension a pour conséquence un glissement élevé, donc un échauffement de la courroie et une usure prématurée.
Une trop forte tension entraîne la surcharge des paliers.

Bien réglée, un transmission par courroies a un rendement de l'ordre de 97 %. Ce rendement peut chuter à 80 % pour des poulies très petites.

Des entraînements par courroies trapézoïdales munis de poulies trop petites ou inutilement de courroies doubles et dont la tension est mal réglée entraînent des pertes de 10 à 20 %.

Un autre inconvénient est l'augmentation des frais d'entretien et de surveillance

Lorsque l'on met deux courroies (ou plus) en parallèle, là où une seule suffirait, cela peut provoquer des vibrations, des bruits et une usure irrégulière. La durée de vie des courroies est réduite, ainsi que le rendement de transmission.

Entraînement direct par moteur à rotor extérieur

Le moteur à rotor extérieur est sans aucun doute d'une solution très bon marché et ne nécessitant que peu de maintenance pour entraîner de petits ventilateurs dont le gain de pression est faible. La vitesse de rotation de tels moteurs est réglable par variation de tension d'où la possibilité d'adapter en souplesse le fonctionnement du ventilateur aux exigences de l'installation.

Comme avantage complémentaire, on peut citer son encombrement réduit.

Au titre des inconvénients, on peut mentionner les faibles températures d'aspiration admissibles, qui se situent en général à 40 ou 50°C au maximum. Par ailleurs, le rendement global du ventilateur est relativement faible avec ce type d'entraînement.

Rendements

Mode d'entraînement	Pertes
Moteur à entraînement direct (roue de ventilateur directement calée sur l'arbre du moteur)	2 à 5 %
Entraînement par accouplement	3 à 8 %
Transmission par courroies	P_mot< 7,5 kW : 10 % 7,5 kW < P_mot< 11 kW : 8 % 11 kW < P_mot< 22 kW : 6 % 22 kW < P_mot< 30 kW : 5 % 30 kW < P_mot< 55 kW : 4 % 55 kW < P_mot< 75 kW : 3 % 75 kW < P_mot< 100 kW : 2,5 %