Courbes des moteurs de ventilateur à vitesse variable : Contexte et impact

Par Brett C. Ramirez et Jay D. Harmon, Iowa State University | 06 décembre 2022

Alors que nous commençons à nous installer dans l'hiver et que nous réalisons que le froid ne va pas disparaître de sitôt, cet article vise à discuter de l'importance et de l'impact de la sélection de la courbe de moteur correcte dans votre contrôleur pour faire fonctionner des ventilateurs à vitesse variable. Avec les coûts élevés du propane et de l’électricité qui menacent les producteurs, il est impératif de revenir sur l’un des principaux responsables d’une facture énergétique coûteuse : un taux de ventilation inapproprié.

La ventilation représente 80 à 90 % de la chaleur perdue par les porcheries pendant l'hiver. L'échange d'air est essentiel pour fournir un environnement sain en réduisant l'humidité et les gaz nocifs. Étant donné qu’une sous-ventilation crée un environnement malsain et qu’une surventilation gaspille une énergie de chauffage précieuse, trouver le bon équilibre est la clé des économies et de l’efficacité énergétiques.

La plupart des contrôleurs contrôlent la vitesse du ventilateur en modifiant la tension. Les technologies plus récentes utilisant des variateurs de fréquence ou des moteurs à commutation électrique modifient la vitesse du ventilateur à l'aide d'une tension analogique, ce qui peut offrir des économies d'énergie et une gestion plus simple, mais pour cet article, nous nous concentrerons sur le contrôle traditionnel du ventilateur à vitesse variable. Une erreur fréquente est de penser que le pourcentage affiché sur le contrôleur correspond au pourcentage du débit d'air total que le ventilateur délivrera. Ce n'est pas le cas.

Le pourcentage affiché sur le contrôleur change de manière linéaire avec la température, mais la tension associée à ce pourcentage et la réponse du moteur ne sont pas linéaires. Le contrôleur produit une tension qui change en fonction du pourcentage affiché sur le contrôleur.). Le moteur utilise cette tension pour fonctionner à un régime (vitesse) correspondant. Par exemple, pour un contrôleur réglé à 70 %, la tension de sortie est de 113 V (MC n°1), 130 V (MC n°2), 156 V (MC n°4), 189 V (MC n°5) et 156 V (MC n°5). #6). Cette vitesse produit un débit d’air (CFM) que le ventilateur délivrera. Cette interaction est importante pour une bonne gestion des contrôleurs, mais elle est complexe et difficile à comprendre.

Idéalement, le pourcentage de sortie à pleine échelle d'un ventilateur augmenterait progressivement (linéairement) avec la lecture de vitesse variable sur votre contrôleur. Si la courbe de moteur appropriée est sélectionnée dans un contrôleur, une augmentation relativement linéaire se produira avec une augmentation de la lecture dans le contrôleur. Autrement dit, la puissance du ventilateur (CFM) est presque linéaire avec la vitesse du ventilateur (rpm) pour les ventilateurs. Il existe cependant un seuil à partir duquel cette relation commence. En dessous de ce point, le ventilateur tournera mais ne fournira pas d'air. Les courbes du moteur sont utilisées pour décrire la relation entre la tension fournie au moteur et le régime résultant. Les courbes du moteur varient selon la marque et la taille du moteur et il existe différentes courbes de moteur pour différents moteurs. Il est impératif que la courbe de moteur correcte soit sélectionnée dans le contrôleur pour que le débit de ventilation augmente en douceur avec le changement de température.

Les courbes du moteur sont saisies dans un contrôleur associé à des ventilateurs à vitesse variable. Il est normalement réglé une fois et oublié à moins que le moteur du ventilateur ne soit remplacé. Si la mauvaise courbe de moteur est sélectionnée, quelques résultats négatifs peuvent se produire, par exemple, un ventilateur à vitesse variable peut agir comme un ventilateur à vitesse unique, il peut être impossible de s'approcher du débit de ventilation minimum nécessaire, provoquant une sous-ventilation ou une sur-ventilation, et /ou le moteur pourrait griller prématurément en raison d'une basse tension. Le tableau 1 montre les augmentations pour un ventilateur donné à différents points de sa courbe.

Dans la partie de tension la plus basse, une augmentation de 10 V entraîne une augmentation de 538 cfm. Les 10 V suivants augmentent le débit de 471 cfm ; encore un grand changement. Cela signifie que 85 % de l'augmentation totale entre 99 et 230 V se situe dans les 20 premiers V. Les derniers 111 volts de l'augmentation n'entraînent qu'une augmentation de 181 cfm. Ainsi, si la mauvaise courbe de moteur est sélectionnée, de petites modifications du pourcentage indiqué sur le contrôleur pourraient entraîner des modifications très faibles ou très importantes de la puissance du ventilateur. Ces deux éléments pourraient conduire à un environnement malsain ou à un gaspillage d’énergie massif.