La semaine dernière ce fut au tour de la VMC. Ella a cessé de fonctionner et depuis 3 ans que nous habitons dans cette maison elle était sur ma ToDo liste des activités d’entretien ordinaire. Oui en trois ans j’aurais dû déjà le faire, je sais, mais bon la liste est longue !
J’accède au grenier, je confirme qu’elle ne tourne pas du tout et je la descends.
Surprise : elle est dans un tel état qu’elle n’avait probablement jamais été nettoyée ou pas récemment en tout cas. Je profite pour jeter un œil aux gaines. Pour elles c’est certain, elles n’ont eu aucun entretien depuis leur installation !
Je procède à une première séance de nettoyage :
Il s’agit d’un modèle Aeroplast, Vim de chez ABB. J’essaie de contacter la société dans le but de récupérer un peu de documentation, sans y parvenir.
Le moteur est complètement grippé, probablement à cause des dépôts de poussière.
Sans l’ouvrir, pour ne pas casser ses rivets d’usine, j’arrive à le nettoyer et le dégripper. Une fois correctement alimenté, il reprend à fonctionner.
Il s’agit d’une VMC simple flux avec 5 bouches, dont une avec un diamètre plus important qui est normalement utilisée pour l’extracteur dans la cuisine. L’on retrouve un marquage d’usine avec la date de fabrication : juillet 1998.
Dans la classification des VMC c’est bien le système le plus simple, surement le moins performant, le plus économique. Il respecte les normes encore en vigueur et c’est bien ce qui se faisait de plus courant à cette époque-là.
Deux seuls réglages sont possibles :
- La configuration du connecteur gaine-bouche qui permet de choisir entre deux débits : 15m3/h ou 30m3/h
- La vitesse du moteur entre deux valeurs possibles
Je pourrais m’arrêter là, la remonter et poursuivre sur ma ToDo list. J’en profite pour poursuivre cette séance pour le plaisir de découvrir la conception.
Bonne lecture.
Je commence par le moteur. Il comporte une étiquette qui est la suivante :
Il est produit par la marque italienne Elco (https://www.elco-spa.com) et le modèle est le 3FBT 25-30/201. Pour lui non plus, je ne trouve aucune information.
Au nez il s’agit d’un moteur asynchrone monophasé. Il doit être alimenté directement sur secteur 230V à 50 Hz. Effectivement, je n’ai pas aperçu de transformateur. Deux puissances sont indiquées, 25W et 60W, je pense pour les deux vitesses.
Il absorbe 0.3A lorsqu’il tourne à 1310 tr/min.
Il nécessite d’un condensateur de 2µF 450V et le dessin sur la droite nous indique comment il doit être câblé.
Le moteur propose 4 câbles, un pour la terre, un pour le neutre et deux phases, une pour chaque vitesse.
Le condensateur est le suivant :
C’est un composant avec deux condensateurs distincts :
- Sur les paires N-N celui à 2µF qui correspond à celui déjà vu sur l’étiquette du moteur
- Sur les paires R-M un deuxième à 3.5µF qui va nous servir pour la petite vitesse
Sur le moteur je mesure les résistances suivantes :
Blanc – Rouge 283 Ω
Blanc – Bleu 571 Ω
Rouge – Bleu 287 Ω
Je suppose une réalisation vraiment simple à deux enroulements. Je reste avec un doute car j’aurais cru le câble du neutre au milieu.
A quoi sert-il le condensateur de 2µF indiqué sur l’étiquette ?
C’est la magie qui permet en partant d’un réseau monophasé de simuler une deuxième phase par un déphasage. Ce condensateur en parallèle à une des bobines fera en sorte que cette dernière sera alimentée avec un binôme tension/courant déphasé au regard de l’alimentation fournie à l’autre enroulement.
L’objectif n’est pas de faire un article sur la théorie des moteurs asynchrones dont je suis bien loin d’être un expert. Pour réviser la loi de Lenz-Faraday et la force de Lorentz il y aura d’autres occasions !
Un dessin trouvé sur le web montre les connexions attendues :
Dans ce dessin le condensateur de déphasage est le C1.
Le condensateur C2, celui à 3.5 µF dans notre installation, n’est utilisé que lorsque la petite vitesse est sélectionnée. Il sert à créer une chute de tension sans dissiper de chaleur.
En effet lorsque la semi onde est positive il se charge et lorsqu’elle est négative il va restituer l’énergie au générateur. La capacité de ce condensateur permet donc de choisir la vitesse de rotation dans le mode « petit débit ».
A l’aide d’un tachymètre je mesure la vitesse de rotation du ventilateur dans les deux configurations :
Petit débit 800 tr/min
Grand débit 1240 tr/min
Les 440 tr/min d’écart sont proportionnels à la capacité du condensateur C2.
La vitesse de rotation mesurée est proche de celle affichée par le constructeur avec un écart de seulement 70 tr/min. Cela pourrait être dû à une imperfection de mon tachymètre mais également à des éventuels frottements dans l’installation. Par ailleurs je suppose que la vitesse de rotation indiquée pour l’arbre est celle dans des conditions sans aucune charge alors que dans ma configuration le moteur est en train « porter » le ventilateur.
L’on profite de cette occasion pour réviser un tout petit la théorie sur les vitesses de rotation des moteurs asynchrones.
Ce que nous connaissons des moteurs asynchrones triphasés peut partiellement être utilisée dans notre analyse.
L’on suppose une construction toute simple avec deux enroulements, un pour chaque phase, une réelle qui arrive depuis le secteur et une produite par déphasage.
Lorsque ces deux enroulements dans le stator sont parcourus par le courant, ils produisent un champ magnétique tounant à la vitesse de synchronisme.
La vitesse de synchronisme est en fonction de la fréquence du réseau d’alimentation et du nombre de paires de pôles :
ns = (2 x f x 60) / p
Pour f=50 Hz et p=4 nous obtenons une ns=1500 tr/min qui est à peine supérieure aux 1310 tr/min affichées par le constructeur.
Comme nous savons que la vitesse de rotation de l’arbre du moteur est inférieure à la vitesse de synchronisme, la supposition de 4 pôles me paraît correcte.
Cette différence de 290 tr/min (1500-1310) est appelée « Glissement ». L’on peut exprimer le Glissement en pourcentage de la vitesse de synchronisme :
s = (n0 – nn) / n0 [%]
Dans notre cas, j’obtiens :
s = (1500 – 1310) / 1500 = 7,6 %
Dans le classement des moteurs, ceux utilisés dans le cadre d’une VMC sont dits à couple parabolique.
Nous pouvons le calculer en utilisant la fonction suivante :
C = (P x 9 550) / n
Avec,
P = Puissance du moteur [W].
n = la vitesse de rotation du moteur [tr/min].
Dans notre cas :
C = (25 W x 9 550) / 1310 tr/min = 182 Nm.
Dans le cas d’un ventilateur de cette taille ce dont le moteur a besoin est d’un couple suffisant pour démarrer. Quand le ventilateur sera à la vitesse de régime, les exigences en couple sont faibles.
Les courbes qui mettent en relation le couple et le glissement sont des œuvres d’art 😊.
Pour cette fois-ci je m’arrête là, je remonte le caisson dans le grenier et je la remets en route.
Malgré un câblage datant de 1992, il est conforme aux normes actuelles :
- L’interrupteur pour le choix des vitesses ne dispose pas de la possibilité ON/OFF car au moins la petite vitesse doit toujours être en marche
- Un disjoncteur divisionnaire 2A sépare l’installation VMC de l’interrupteur différentiel 30 mA
Maintenant que je suis encore dans le grenier j’en profite pour effectuer un relèvement de la nuisance sonore à la source.
A 10 cm du caisson je mesure :
Petit débit 67.6 dB(A) 5 kHz (61dB)
Grand débit 68.4 dB(A) 800 Hz (62.5dB)
Dans le cas du petit débit je trouve 61 db à 5 kHz alors que dans le cas du grand débit je trouve 62.5 dB à 800 Hz.
Mais continuons cas on ne vit pas dans le grenier mais dans les pièces.
L’arrêté du 30 juin 1999 (disponible ici) recommande que les niveaux sonores ne dépassent pas 30 décibels dans les pièces de vie de la maison et 35 décibels dans une pièce d’eau comme la cuisine ou la salle de bain.
L’arrêté du 24 mars 1982 (disponible ici) donne les dispositions relatives à l’aération des logements.
Dans mon cas ne pouvant pas procéder rapidement à un nettoyage efficaces des gaines, j’ai maintenu le débit de 30 m3/h sur l’ensemble des pièces. Avec une réduction drastique du diamètre à cause de la poussière c’est une manière pour maintenir un débit plus haut tout en laissant le moteur à petite vitesse.
Je ne dispose pas d’un anémomètre suffisamment précis pour vérifier cette valeur à l’entrée de l’extracteur pour pouvoir calculer un débit.
Il y aurait tellement d’autres choses intéressantes à approfondir comme la pression de ventilation, la puissance aéraulique, la vitesse d’air dans le circuit de ventilation et j’en passe. J’y resterais des semaines et cet article ne serait jamais publié.
Quid de la consommation électrique ce cette VMC ?
La VMC est un appareil qui doit rester en marche en continue, donc 24h/7j.
Ce modèle lorsqu’il fonctionne en petit débit consomme 25 W.
Nombre de kilowatt-heure consommés par jour : 0,60 kWh
Nombre de kilowatt-heure consommés pour une année : 219,00 kWh
Avec le contrat dont nous disposons avec le fournisseur, le prix de l’énergie est de 0.2276 €/kWh
Cela nous conduit au cout suivant :
- Par jour : 0,14 €
- Pour une année : 49,84 €
Mes conclusions :
Si l’installation d’une VMC est d’une part une obligation vis-à-vis de la loi, son maintien en état opérationnel devrait être une obligation environnementale et un geste au regard du portefeuille.
La VMC permet de renouveler l’air que nous respirons dans nos espaces de vie, elle contribue avec l’hôte à réduire les mauvaises odeurs. Elle permet de faire baisser le taux d’humidité ce qui permet d’une part pendant l’hiver de faire travailler moins le système de chauffage (plus l’air est humide, plus il faut de calorie pour augmenter sa température) et pendant l’été d’améliorer l’habitabilité lorsque les températures montent (vive le Heat Index !)