La fonction des moteurs électriques est de convertir une énergie électrique en une énergie mécanique qui va, elle aussi, être transformée ou utilisée en direct.
Les moteurs électriques peuvent être en prise directe avec le mouvement qu’ils ont à créer. On comprend d’ailleurs intuitivement que ce mode de transmission est énergétiquement le plus économe car il n’y a pas d’intermédiaire donc de pertes entre l’énergie mécanique fournie par le moteur et le besoin en énergie mécanique (de rotation dans ce cas) de l’équipement ainsi motorisé.
Mais, le plus souvent , cette conversion d’énergie mécanique nécessite un organe de transmission entre le moteur et l’équipement pour :
Un moteur électrique est constitué d’un enroulement de fils conducteurs, d’un stator et d’un rotor. Il peut être alimenté en courant monophasé ou triphasé, selon l’application et le type d’alimentation disponible. Selon les besoins, un moteur peut être alimenté par deux types de courant distincts : le courant continu (DC – Direct Current) et le courant alternatif (AC – Alternating Current).
Les moteurs DC sont privilégiés dans les applications nécessitant un couple élevé dès le démarrage et une vitesse de rotation contrôlable avec précision, comme dans les véhicules électriques ou certaines machines-outils. Toutefois, ils demandent une conversion de l’AC en DC via un redresseur lorsqu’ils sont alimentés par le réseau.
En revanche, les moteurs AC sont plus répandus en raison de leur efficacité énergétique, de leur robustesse et de leur faible besoin en maintenance. Leur vitesse étant directement liée à la fréquence du réseau, un variateur de fréquence est souvent utilisé pour ajuster leur vitesse de rotation.
Les moteurs AC peuvent être classés selon deux critères distincts en fonction de :
1) Leur principe de fonctionnement : synchrone ou asynchrone
Les moteurs synchrones fonctionnent à une vitesse strictement proportionnelle à la fréquence du réseau, sans aucun glissement entre la vitesse du rotor et celle du champ magnétique tournant du stator. Pour maintenir cette synchronisation, ils nécessitent une excitation spécifique, souvent assurée par des aimants permanents ou par un courant continu injecté dans le rotor. En revanche, les moteurs asynchrones, aussi appelés moteurs à induction, présentent un léger décalage entre la vitesse du rotor et celle du champ tournant. Ce décalage, appelé glissement, dépend de la charge appliquée au moteur et est essentiel pour induire un courant dans le rotor par effet électromagnétique.
2) Leur type d’alimentation : monophasé ou triphasé
Les moteurs triphasés fonctionnent avec un courant alternatif triphasé, qui permet une meilleure transmission de puissance et une plus grande efficacité énergétique, ce qui les rend indispensables dans les infrastructures et équipements industriels. À l’inverse, les moteurs monophasés sont généralement moins performants et moins puissants que leurs équivalents triphasés, mais ils restent intéressants pour des applications où le triphasé est moins présent.
La durée de vie théorique d’un moteur électrique est de 20 ans ou plus. Cependant, certains peuvent être rapidement remplacés : environ 5 millions de moteurs sont installés en France et 650 000 unités sont renouvelées chaque année (13%).
Les nouvelles exigences peuvent augmenter le coût d’achat (CAPEX) et de maintenance du moteur, représentant actuellement entre moins de 10 % des dépenses totales. En revanche, le coût énergétique (OPEX) sera lui réduit – représentant plus de 90%. Le bon dimensionnement du moteur est donc fondamental pour minimiser les coûts de fonctionnement et l’impact sur l’environnement.
Pour réduire efficacement sa consommation d’énergie, il est essentiel de bien la connaître en analysant précisément les flux énergétiques de l’entreprise. Une telle démarche permet d’identifier les dérives invisibles, notamment celles liées à l’usage des moteurs électriques, et de quantifier les gains potentiels en optimisant leur fonctionnement. Une stratégie claire est donc nécessaire. (voir schéma à droite)
Les sections suivantes explorent différentes actions pouvant être mises en place pour optimiser l’utilisation des moteurs électriques. Elles abordent à la fois des stratégies de sobriété énergétique, visant à réduire la consommation superflue, et des mesures d’efficacité énergétiques, permettant d’améliorer leurs performances tout en limitant les pertes.
Chaque action est évaluée selon des critères spécifiques (investissements, gains énergétique et facilité de mise en œuvre) et une notation, permettant de prioriser les interventions en fonction de leur impact potentiel.
