Efficacité énergétique selon la classe IE5+ : moteur synchrone à aimants permanents compact, élargit la plage de contrôle et réduit le coût total de possession

LEWA ecodos LED3 avec PMSM (Source : LEWA GmbH)

Les PMSM récemment ajoutés au portefeuille se caractérisent notamment par une plage de régulation de 1:200, ce qui permet de couvrir un spectre d'applications plus large avec le même entraînement ou la même pompe. (Source : LEWA GmbH)

Le PMSM possède également un couple constant, c'est-à-dire que tout le couple peut être sollicité à 0 tr/min. Cela garantit un démarrage du système particulièrement doux et respectueux du produit, puisque chaque processus peut être lancé avec une capacité de transport de 1 % au lieu des 10 % habituellement utilisés. (Exemple : Dosage d'acides gras oméga 3 lors de la fabrication de nourriture pour bébés) (Source : Adobe Stock)

Le couple constant du PMSM permet, contrairement aux ASM présentés, un fonctionnement continu à faibles vitesses. Une surdimensionnement pour le couple de démarrage nécessaire à la pompe est devenu inutile en raison de la haute capacité de surcharge du PMSM. (Source : LEWA GmbH)

Contrairement aux ASM présentés, le couple constant du PMSM permet un fonctionnement continu à basse vitesse. La surdimensionnement pour le couple de démarrage de la pompe requis n'est plus nécessaire grâce à la capacité de surcharge élevée du PMSM. (Source : LEWA GmbH)

Comme le moteur asynchrone, le PMSM peut être commandé via un variateur de fréquence standard (NORD, Danfoss, etc.) avec une paramétrisation spéciale, afin que l'utilisateur puisse utiliser des pièces communes. (Source : Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Ces solutions décentralisées, dans lesquelles le variateur de fréquence est installé directement sur le PMSM, sont également possibles avec les PMSM sélectionnés par LEWA. (Source : Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Même ces solutions décentralisées, dans lesquelles le variateur de fréquence est installé directement sur le PMSM, sont déjà possibles avec les PMSM sélectionnés par LEWA. (Source : Getriebebau NORD GmbH & Co. KG)

Déjà en 2020, LEWA a effectué des premiers tests fonctionnels avec le prototype PMSM NORD et une pompe ecodos sur la station d'essai de pompes. Surtout dans la plage de faible vitesse, le PMSM a pu démontrer avec succès les avantages du couple constant : la pompe d'essai ecodos pouvait être entraînée dans une plage de 1:480 jusqu'à 5 bar. (Source : LEWA GmbH)

Dans de nombreuses applications, par exemple pour le dosage d'ingrédients dans l'industrie pharmaceutique ou alimentaire, des pompes sont nécessaires, qui ne se limitent pas à une commande précise du débit et de la période de pompage, mais qui transportent également les ingrédients de manière particulièrement douce. Afin que les agrégats de pompes éprouvés de la série ecodos de LEWA GmbH puissent remplir cette tâche exigeante de manière encore plus flexible et économe en énergie à l'avenir, le fabricant élargit son portefeuille avec une nouvelle forme de régulation de vitesse à large plage (WBR). Outre les moteurs asynchrones et les moteurs servo, ce sont désormais également des moteurs synchrones à aimants permanents, abrégés PMSM, qui sont utilisés. Ils se distinguent par une haute efficacité énergétique et une plage de régulation supérieure à 1:200. Cela permet d'élargir considérablement le spectre d'applications. Il n'est plus nécessaire d'utiliser plusieurs pompes pour différentes débits ou de surdimensionner des moteurs asynchrones à basse vitesse. Étant donné que le PMSM peut être conçu sans ventilateur, il reste compact et facile à nettoyer. Ce dernier le destine aux applications hygiéniques. Son haut rendement sur toute la plage de régulation, selon la classe d'efficacité énergétique IE5+, réduit également les coûts énergétiques et contribue à une réduction du coût total de possession (TCO).

Les pompes doseuses à membrane de la série ecodos de LEWA conviennent particulièrement aux applications dans l'industrie alimentaire ou pharmaceutique. Tous les matériaux fluides en contact avec le fluide dans les agrégats de pompes répondent aux exigences de la FDA, USP classe VI, et aux directives de l'UE pour l'industrie alimentaire. Ainsi, la tête de pompe en version hygiénique est par exemple fabriquée en PP ou en acier inoxydable électropolished avec une rugosité de surface < 0,5 µm. Cela facilite le nettoyage des surfaces en contact avec le produit.

Avec les technologies de moteurs utilisées jusqu'à présent, il faut faire des concessions : « Avec les moteurs asynchrones classiques, dont le rotor est constitué d’un enroulement en court-circuit, la plage de régulation est limitée à 1:10 (1:50 sont possibles dans certains cas). Avec une rétroaction de l'encodeur, une extension significative est possible », explique Maurice Wirkner, responsable application chez LEWA. « De plus, le moteur est relativement inefficace en dehors de la vitesse nominale – en particulier à basse vitesse. Cela nécessite une surdimensionnement de l’entraînement, ce qui augmente les coûts d’exploitation. » Les moteurs servo sont certes optimisés pour des exigences dynamiques élevées et couvrent également toute la plage de régulation (1-210 coups de pompe). Cependant, ils sont plus coûteux à l’achat et nécessitent en plus un variateur de servo pour la commande.

WBR avec moteur synchrones à aimants permanents étend le champ d’application

LEWA a désormais élargi son portefeuille avec une technologie d’entraînement qui ne présente pas ces inconvénients. « Contrairement au moteur asynchrone, le rotor de cette motorisation est constitué d’aimants permanents et tourne en synchronisme, c’est-à-dire sans glissement dépendant de la charge », explique Wirkner. « Il se distingue notamment par sa plage de régulation extrême, ce qui rend souvent inutile l’utilisation de plusieurs pompes pour différents débits. » Dans ce cas, il est possible de se passer d’un réglage supplémentaire de la course manuelle (HHV) ou électrique (EHV), et le débit nécessaire n’est réalisé que par la régulation de la vitesse. Le PMSM présente également un couple constant. Toute la puissance peut donc être utilisée dès la vitesse du moteur de 0 tr/min (arrêt) jusqu’à la vitesse nominale du moteur. Cela garantit un démarrage particulièrement doux et respectueux du produit, car chaque processus peut démarrer avec une capacité de 1 % au lieu des 10 % habituellement utilisés.

Une grande capacité de surcharge à court terme est également assurée, ce qui permet une conception de l’entraînement sans surdimensionnement pour le couple de démarrage. Il est donc possible de réaliser des tailles plus petites et plus économiques que celles des entraînements classiques. « Comme le moteur asynchrone, le PMSM peut être commandé via un variateur de fréquence standard, ce qui permet à l’utilisateur d’utiliser des pièces de rechange communes », explique Wirkner. « En revanche, avec un moteur servo, l’achat de variateurs de servo coûteux serait nécessaire. » De plus, l’entraînement compact, dépourvu de ventilateur, est facile à nettoyer et dispose d’un indice de protection IP élevé. Si nécessaire, il peut également être soumis à un traitement de surface avec nsd tupH. Ce procédé rend la surface extrêmement résistante et encore plus facile à nettoyer. Il est ainsi idéal pour des applications avec des exigences hygiéniques élevées, par exemple pour l’aromatisation dans l’industrie alimentaire ou l’ajout d’additifs dans le secteur pharmaceutique.

Le PMSM IE5+ permet une réduction des coûts et des solutions décentralisées

La seule limitation actuelle du PMSM utilisé concerne son utilisation dans des zones non-explosives. « Grâce à la WBR avec le PMSM IE5+, nous pouvons répondre aux exigences croissantes de nos clients en matière de plage de réglage supplémentaire et de coûts énergétiques et globaux réduits », résume Wirkner. « La question de l’efficacité énergétique devient de plus en plus importante pour nos clients. Une solution décentralisée, dans laquelle le variateur de fréquence est directement intégré au PMSM, peut désormais également être réalisée avec la société Getriebebau NORD GmbH & Co. KG, notre partenaire moteur pour le PMSM. »