Moteur électrique pour broyeur de pneus : couple de démarrage et conditions de charge

Le moteur d'un broyeur de pneus est un moteur triphasé 4 ou 6 pôles qui travaille avec un réducteur sur un broyeur à deux arbres (shredder) et produit un couple élevé à faible vitesse d'arbre ; pour le choisir, le rapport de couple de démarrage (Ts/Tn) et le rapport de couple de décrochage (Tmax/Tn) comptent autant que les kW. Dans le catalogue DRG, les moteurs 4 pôles en fonte de 22 à 55 kW ont un Ts/Tn de 2,0–2,2 et un Tmax/Tn de 2,3. Sur les broyeurs de pneus à deux arbres petits et moyens, la puissance par moteur se situe généralement entre 22 et 55 kW, et la plupart des machines ont un moteur par arbre ; la valeur exacte figure sur la plaque de la machine et dans les données du constructeur. Les plages ci-dessous sont prudentes et chaque calcul est présenté avec ses hypothèses.

La nappe d'acier et la tringle du pneu peuvent bloquer brusquement les arbres ; le moteur absorbe alors plusieurs fois son courant nominal. La protection, la logique d'inversion et le réglage du démarrage doivent être confiés à un électricien qualifié, et la machine doit être consignée pendant l'entretien des couteaux.

Vous pouvez choisir la carcasse adaptée à votre couple d'arbre parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne ; nous montrons ci-dessous, étape par étape, quelles valeurs vérifier et pourquoi.

Pourquoi la charge d'un broyeur à deux arbres est-elle à-coups ?

Sur un broyeur à deux arbres, les deux arbres tournent lentement l'un vers l'autre ; les couteaux à crochet saisissent le pneu, l'écrasent et le coupent. Un pneu n'est pas homogène : la bande de roulement contient une ceinture d'acier, le talon un épais faisceau de fil d'acier. Quand le couteau traverse le caoutchouc tendre, le couple est faible ; quand il rencontre le fil d'acier, il bondit. Le moteur ne voit donc pas une charge constante mais une suite de variations de couple au-dessus et en dessous du nominal en quelques secondes.

Avec ce type de charge, trois valeurs comptent ensemble : le couple nominal pour porter la charge moyenne, le couple de démarrage pour redémarrer chambre pleine, et le couple de décrochage pour éviter le calage sur les pointes. Nous expliquons ces trois points sur la courbe dans l'article Courbe couple-vitesse du moteur asynchrone ; ici, nous les appliquons au broyeur.

Du couple d'arbre à la puissance moteur : exemple de calcul

Le constructeur du broyeur indique généralement le couple requis par arbre et la vitesse de l'arbre. La puissance s'en déduit par P = T·n / 9550.

• Hypothèse : couple permanent requis par arbre 12 kN·m, vitesse de l'arbre 18 tr/min.
• Puissance à l'arbre : P = 12 000 × 18 / 9550 ≈ 22,6 kW.
• Coefficient de 0,9 pour les pertes du réducteur (hypothèse) : 22,6 / 0,9 ≈ 25,1 kW → palier standard supérieur 30 kW.
• Choix : DRG-200L-4 (30 kW, 1475 tr/min, couple nominal 194,2 Nm).
• Rapport de réduction : i = 1475 / 18 ≈ 81,9. Couple nominal ramené à l'arbre ≈ 194,2 × 81,9 × 0,9 ≈ 14,3 kN·m, supérieur aux 12 kN·m requis.

Vous pouvez tester vos propres rapports et couples dans le calculateur de sortie de réducteur.

• Puissance: 30 kW
• Vitesse nominale: 1475 tr/min
• Courant 400 V / 380 V: 53,8 A / 56,6 A
• cos φ: 0,86
• Couple nominal: 194,2 Nm
• Ts/Tn · Tmax/Tn: 2,0 · 2,3
• Is/In: 7,3
• Arbre D×E: 55×110 mm
• Tension: 400/690 V (Δ/Y)
• Carcasse: Fonte, IEC 200L

Pourquoi Ts/Tn et Tmax/Tn sont déterminants

Pour le DRG-200L-4, Ts/Tn vaut 2,0 et Tmax/Tn 2,3. Dans l'exemple ci-dessus, cela correspond à environ 28,6 kN·m de couple de démarrage et 32,9 kN·m de couple de décrochage à l'arbre. Deux conséquences pratiques :

• Démarrage en charge : si la machine s'est arrêtée chambre pleine après un défaut ou une coupure de courant, le moteur doit vaincre la charge avec son couple de démarrage au redémarrage. Si ce couple est inférieur au couple de blocage à l'arbre, le moteur ne tourne pas : il ne fait qu'absorber du courant.
• Pointe brusque : quand le fil d'acier arrive au couteau, le couple dépasse brièvement le nominal. Tant que la pointe reste sous le couple de décrochage, le moteur ralentit puis récupère ; au-delà, la vitesse s'effondre, le moteur cale et le courant remonte au niveau du courant de démarrage.

La comparaison d'un moteur 4 pôles et d'un moteur 6 pôles de même puissance est instructive :

À puissance et vitesse d'arbre égales, le couple nominal est identique dans les deux cas ; la différence vient du rapport de réduction et du rapport de couple de décrochage. Le moteur 6 pôles travaille avec un réducteur de rapport plus faible, tandis que le 4 pôles laisse ici un peu plus de réserve de décrochage à l'arbre. Le choix dépend le plus souvent du réducteur disponible et de l'implantation.

Facteur de service et protection du réducteur

La charge à-coups sollicite le réducteur autant que le moteur. Les fabricants de réducteurs imposent un facteur de service (SF) selon le type de charge ; pour les chocs importants, il est élevé et sa valeur exacte figure dans le catalogue du réducteur. Exemple : avec SF = 1,75 (hypothèse), le couple nominal de sortie du réducteur doit être d'au moins 14,3 × 1,75 ≈ 25,0 kN·m.

Le point souvent oublié : lors d'un blocage, le moteur peut produire un couple jusqu'à son couple de décrochage, soit environ 32,9 kN·m à l'arbre dans l'exemple. Pendant le court instant avant que la protection électrique ne coupe le courant, ce couple passe dans les engrenages et les clavettes. C'est pourquoi les broyeurs à deux arbres utilisent un accouplement limiteur de couple, une goupille de cisaillement ou un arrêt rapide sur seuil de courant. Choisir le moteur d'une taille au-dessus « par sécurité » augmente ce risque : un moteur plus gros a aussi un couple de décrochage plus élevé et envoie une pointe plus forte dans le réducteur.

Inversion sur bourrage : la bonne séquence pour le moteur

La commande du broyeur surveille le courant ; s'il dépasse pendant un certain temps le seuil fixé par le constructeur, elle inverse brièvement les arbres pour libérer la matière, puis repart en marche avant. Du point de vue du moteur, la bonne séquence est :

1. Le contacteur de marche avant s'ouvre, le moteur tourne en roue libre.
2. Courte temporisation : l'arbre s'arrête ou ralentit fortement. Inverser pendant la rotation provoque un pic de courant encore plus élevé que le courant de démarrage et un choc de couple inverse dans le réducteur.
3. Le contacteur de marche arrière se ferme, le moteur tourne brièvement en sens inverse.
4. Nouvelle temporisation, puis marche avant.

Les contacteurs avant et arrière doivent avoir un verrouillage électrique et mécanique. Les inversions fréquentes échauffent le moteur : chaque changement de sens compte comme un démarrage. Demandez au constructeur combien de démarrages par heure sont admis ; sur une machine qui se bloque sans cesse, le problème n'est pas le moteur mais l'écartement des couteaux ou le débit d'alimentation.

Réglage du relais thermique et mode de démarrage

Le DRG-200L-4 absorbe 53,8 A sous 400 V et 56,6 A sous 380 V ; Is/In vaut 7,3. En démarrage direct, le courant de démarrage vaut ≈ 53,8 × 7,3 ≈ 393 A.

• Démarrage direct : le relais thermique se règle sur le courant nominal du moteur (53,8 A sous 400 V).
• Étoile-triangle : dans la plupart des armoires, le relais se trouve dans le circuit des enroulements, après le contacteur principal ; il se règle alors sur le courant de phase, In/√3 ≈ 53,8 / 1,732 ≈ 31,1 A. Ne réglez rien sans vérifier sa position dans l'armoire.
• Limite de l'étoile-triangle : en étoile, le couple de démarrage tombe au tiers ; un moteur à Ts/Tn 2,0 fournit ≈ 0,67 × Tn en étoile. C'est suffisant chambre vide, pas chambre pleine. Si les démarrages en charge sont fréquents, un variateur à contrôle de couple convient mieux qu'un démarreur progressif.

Calculez les valeurs du relais, des fusibles et du contacteur avec l'outil Sélection relais thermique, fusible et contacteur, et les courants étoile-triangle avec l'outil Méthodes de démarrage moteur (étoile-triangle). Augmenter le réglage parce que le relais « déclenche » laisse le bobinage sans protection ; vérifiez d'abord les couteaux, le débit d'alimentation et l'huile du réducteur.

Modèles DRG pour broyeurs de pneus

Les valeurs de couple sont les suivantes :

Tous les modèles du tableau ont une carcasse en fonte, préférable face à la poussière de caoutchouc et aux vibrations. Nous évoquons les autres machines du secteur du pneu et du caoutchouc dans l'article Moteurs électriques pour pneumatique et caoutchouc.

Liste de contrôle avant de choisir le moteur

• Couple par arbre et vitesse d'arbre fournis par le constructeur ; un moteur par arbre, ou un moteur et un train d'engrenages ?
• Rapport de réduction, couple nominal de sortie et facteur de service ; la bride et l'arbre D×E du moteur conviennent-ils à l'entrée du réducteur ?
• Y a-t-il un limiteur de couple ou une goupille de cisaillement, vérifié par rapport au couple de décrochage ?
• Temporisation avant inversion et verrouillage électrique + mécanique des contacteurs.
• Position du relais thermique (ligne ou enroulement) et réglage correct.
• Probabilité de démarrage en charge : l'étoile-triangle suffit-il, ou faut-il un variateur ?
• Section de câble selon les courants de démarrage et nominal : calculateur de section de câble moteur.
• Boulons des pattes moteur et liaison au réducteur ; contrôle du desserrage sous vibration.

Moteurs de cette gamme de puissance

• DRG-200L-4 – 30 kW – 1475 tr/min – Fonte 200L
• DRG-225S-4 – 37 kW – 1485 tr/min – Fonte 225S
• DRG-225M-4 – 45 kW – 1485 tr/min – Fonte 225M
• DRG-250M-4 – 55 kW – 1485 tr/min – Fonte 250M
• DRG-225M-6 – 30 kW – 980 tr/min – Fonte 225M

Cliquez pour voir les prix actuels et commander ces moteursVOIR LES PRIX →

Questions fréquentes

Quelle puissance de moteur pour un broyeur de pneus ?

Sur les broyeurs de pneus à deux arbres petits et moyens, la puissance par moteur se situe généralement entre 22 et 55 kW, et la plupart des machines ont un moteur par arbre. La valeur exacte se calcule à partir du couple et de la vitesse d'arbre donnés par le constructeur avec P = T·n/9550 ; dans l'exemple, 30 kW ont été retenus pour 12 kN·m à 18 tr/min.

Moteur de broyeur : 4 pôles ou 6 pôles ?

Les deux sont utilisés. À puissance et vitesse d'arbre égales, le couple nominal à l'arbre est identique ; le moteur 6 pôles travaille avec un réducteur de rapport plus faible, tandis que le Tmax/Tn du 4 pôles (2,3 dans le catalogue DRG) est un peu plus élevé que celui du 6 pôles (2,1).

Combien d'ampères consomme un moteur de broyeur de 30 kW ?

Le DRG-200L-4 absorbe 53,8 A sous 400 V et 56,6 A sous 380 V. En démarrage direct, le courant de démarrage est d'environ 393 A ; en étoile-triangle, un relais placé dans le circuit des enroulements se règle sur environ 31,1 A.

Pourquoi le moteur d'un broyeur déclenche-t-il souvent son relais thermique ?

Les causes les plus fréquentes sont les inversions répétées (chacune compte comme un démarrage), les couteaux émoussés, la suralimentation et les tentatives de démarrage en étoile chambre pleine. Éliminez ces causes plutôt que d'augmenter le réglage, et vérifiez que celui-ci correspond à la position du relais dans l'armoire.

Envoyez-nous la plaque signalétique de votre machine ou les données de son constructeur et nous déterminerons ensemble la bonne carcasse : téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques ; tous les modèles sont présentés sur la page Acheter un moteur électrique en ligne.