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Maintenance Magazine 152 – juin 2021

Un moteur rebobiné reste-t-il aussi efficace ?

Une nouvelle phase de la directive ErP sur le rendement des moteurs électriques débutera en juillet. Est-il alors toujours judicieux de rebobiner les moteurs électriques existants ou est-il beaucoup plus intéressant d’investir immédiatement dans une alternative plus écoénergétique ?

Les moteurs électriques sont les bêtes de somme souvent invisibles de notre économie mondiale. Globalement, ils absorbent environ 70% de la consommation totale d’électricité de l’industrie. Rien qu’en Europe, la consommation d’énergie annuelle est estimée à 1.470 TWh. Afin de réaliser des économies d’énergie, il est donc logique que ces systèmes aient été les premiers à être examinés. Il en a découlé en 2009 la désormais célèbre directive 2009/125/CE sur l’écoconception. Les réglementations européennes imposent systématiquement des exigences de rendement plus strictes aux moteurs et par ailleurs, le champ d’application des classes de puissance est progressivement élargi. Ainsi, cette année, pour la première fois, les moteurs d’une puissance de 0,12 à 0,55 kW devront être conformes aux règles. Aujourd’hui, nous devrions en théorie être pleinement en phase IE3, mais en pratique, cela s’avère assez décevant. Cela est principalement dû aux nombreuses exceptions incluses dans le règlement. Un certain nombre de ces dernières disparaîtront également à partir du 1er juillet, de sorte que l’on s’attend à une accélération de la vente des moteurs IE3.

Qu’est-ce que cela signifie pour moi ?

Rien. Ou peut-être mieux : peu de conséquences directes. L’obligation s’applique uniquement aux fournisseurs qui vendent ou intègrent ces appareils dans leurs machines. Pourtant, l’évolution vers des moteurs plus écoénergétiques est à surveiller car elle modifie également progressivement le marché du remplacement. Il deviendra de plus en plus intéressant de ne plus réparer les moteurs obsolètes, mais de les remplacer par des versions plus écoénergétiques. En supposant une longévité de vingt ans pour un moteur dans une application standard, le prix d’achat représente moins de 5% du coût de la durée de vie. Les coûts d’électricité sont complètement à l’autre extrémité du spectre, environ 95%. Combinez les deux facteurs et vous savez alors qu’il est au moins intéressant de calculer le RSI d’un remplacement. En outre, les rendements accrus ont un effet bénéfique supplémentaire : la densité énergétique s’accroît, de sorte que parfois une unité plus petite peut être utilisée pour exécuter exactement la même tâche. Bien entendu, cela fait également une différence dans le prix d’achat et la consommation.

Analyse du processus de rebobinage

La question se pose de savoir si le rebobinage des moteurs a encore du sens. Car si le gain d’énergie est si important et que l’on garde le taux du coût total de possession à l’esprit, ne devrait-on pas immédiatement passer à un moteur aux caractéristiques plus économes ? Une réponse nuancée s’impose ici. Des facteurs interviennent qui sont souvent négligés. Avant tout, le moteur doit toujours être considéré dans son application : le moteur à rebobiner ou à remplacer convient-il absolument à faire tourner de façon optimale la machine ou le système ? Au fil des années, les machines subissent ici et là parfois une révision, s’usent ou des pièces sont remplacées, retirées ou ajoutées. Dans certains cas, ces adaptations peuvent exiger une caractéristique moteur plus appropriée et ce problème n’est alors de toute façon plus à l’ordre du jour. Si le rebobinage lui, est à considérer, la raison doit également en être analysée, car elle peut avoir un impact sur le rendement du process. Le rebobinage peut être à la fois réalisé soit pour modifier la puissance du moteur soit pour réparer un dommage. Cependant, si le noyau du stator ou d’autres pièces du moteur sont trop endommagés, une réparation n’est plus une option. C’est surtout le dégagement de chaleur qui semble néfaste à la fois au rotor et au stator. Il détruit l’isolation entre les lamelles, augmentant les courants de Foucault et donc les pertes. Ce n’est que lorsque les conditions adéquates sont remplies que le rebobinage peut être envisagé de manière efficace.

Qu’en est-il du rendement après le rebobinage ?

Les recherches de la fédération EASA démontrent que le rebobinage n’a qu’un impact minimal sur le rendement originel. C’est aussi l’expérience de Raphael Brocardo, spécialiste produit du constructeur de moteurs WEG : « La perte de rendement dépend principalement de l’état du moteur et de la technique de réparation utilisée. Dans le passé, la norme supposée était une perte de 5%, mais des recherches récentes montrent que cette valeur est nettement moindre. Pour minimiser les pertes, certaines conditions importantes sont en vigueur. Un premier aspect majeur est la qualité du processus de rebobinage. Le point critique ici est la dépose des anciens enroulements. Cela se fait en éliminant d’abord thermiquement l’ancienne isolation. Ce processus se déroule à température contrôlée dans un four spécial, mais nécessite un savoir-faire professionnel. Le deuxième aspect à considérer est inhérent à la qualité du moteur. Si le processus thermique est inadéquat, la chaleur excessive peut provoquer la dégradation du coating et par la suite initier une oxydation entre les lamelles accroissant ainsi le risque de court-circuit. Les moteurs de qualité supérieure ont des lamelles en acier à revêtement spécial (ASTM C4 ou C5) capable de résister à ces températures. Un processus de nettoyage méticuleux est également requis par la suite pour exclure d’éventuels courts-circuits. »

Finalement

La question de savoir si le rebobinage est rentable dépend outre le rendement, du prix. Le rebobinage est en grande partie un travail manuel ; il est donc relativement coûteux en Europe. En ce qui nous concerne, une comparaison entre un rebobinage ou un remplacement sera, en d’autres termes, plus favorable à cette dernière alternative. WEG a fait une comparaison de prix entre les deux (voir illustration) pour le marché belge. Brocardo : « Nous sommes arrivés à la conclusion que pour un moteur IE3 triphasé standard, ‘single speed’, quatre pôles de moins de 15 kW, le renouvellement sera de toute façon l’alternative la moins chère. Pour le segment entre 15 et 55 kW, cela vaut la peine de faire le calcul exact, même si cela dépend fortement de la situation. Au-delà, la décision penche progressivement pour le rebobinage. Nous soulignons cependant que le rendement et le temps de retour sur investissement ne sont que deux facteurs d’un concept plus large. Je pense à la fiabilité, aux performances, à la durée de vie restante, aux périodes de garantie et à la possibilité d’un remplacement rapide. Le remplacement dans ces cas peut être plus coûteux que le rebobinage et cela me ramène à ma toute première déclaration : tout commence par l’analyse de l’adéquation du moteur utilisé pour l’application. »

Par Sammy Soetaert